近年来,两相流参数在线监测技术在科学实验和工业安全生产过程中起着越来越重要的作用。本文主要研究基于超声层析成像原理的在线监测技术。研究工作主要涉及到颗粒的声散射特性计算、基于改进二值反投影算法的透射式超声层析成像系统及空间成像精度分析。　　一、对于气泡颗粒。利用有限元分析方法,研究了单个球形、椭球形、其它非球形气泡的共振散射特性以及气泡间的相互作用对气泡共振散射的影响。通过计算单个球形和椭球气泡的共振散射,并将数值计算结果与理论解对比,两者吻合很好,说明数值计算结果的正确性。然后分析气泡间相互作用对气泡共振频率的影响,得出以下结论:气泡间的相互作用使气泡的共振频率发生偏移,且气泡间的间距越小,对气泡共振散射的影响越明显。　　二、对于固体球形颗粒。基于等效球原理,编写数值计算程序,数值分析由颗粒和连续介质组成的混合介质的声散射特性。得出了以下结论:混合介质的声学特性与颗粒的粒径存在一一对应的关系,而与颗粒的体积浓度无关。　　三、对于双层球形颗粒。根据已知的边界条件和散射矩阵方程,求解出散射系数,从而得到双层球形颗粒的声散射函数的表达式。通过数值计算,用简化散射截面和简化消声截面来表征单个双层球形颗粒的声散射特性和声衰减系数来表征单分散颗粒系和多分散颗粒系的声散射特性。数值计算结果表明:对于单分散颗粒系,声衰减系数的共振强度主要与颗粒粒径和颗粒数目有关;对于多分散颗粒系,声衰减系数的共振强度主要受到颗粒平均粒径、分布范围及颗粒浓度的影响。　　四、本文还研究了基于改进二值反投影算法的透射式超声层析成像系统在颗粒两相流中的应用。首先,基于超声的几何声学原理,设计了一个圆形的超声换能器阵列,并选择具有扇形束的发射超声换能器作为发射超声脉冲。其次,研究了改进二值反投影图像重建算法。接着,将偶极子声源分别放置在8个发射换能器处,利用基于边界元分析方法的声学软件对已设定颗粒系的声散射场进行计算。将计算结果作为图像重建所需的原始信号,利用基于改进二值反投影算法的透射式超声层析成像系统进行颗粒图像重建。从重建结果中可以看出,每一个颗粒的中心位置都能准确的得到。最后,将改进二值反投影算法的图像重建结果的空间成像误差与二值反投影算法进行比较,前者具有很明显的优势。　　本文通过数值模拟的方法研究基于改进二值反投影算法的超声层析成像系统对其实际应用具有很重要的指导意义。