长期以来，电站锅炉受热面管的爆管问题，一直是导致国内外火电机组强迫停机的主要原因之一。由于设计、制造、运行等方面因素的影响，机组超温导致受热面管壁生成大量氧化膜现象一直比较严重和普遍，氧化膜使管壁厚度变薄影响机组安全运行，并且由于其热阻较大，使得机组经济性降低。为此有效监控管壁氧化层厚度意义重大。　　 本文在分析锅炉炉管内侧氧化膜形成机理的基础上，利用超声波在金属中具有很强穿透能力的特征，结合现有测量技术和数据处理方法，研制了可用于测量锅炉炉管内侧氧化膜厚度的检测系统，并在实验室中进行了相关试验，初步验证了系统的可行性。具体研究内容和成果如下:　　 通过查阅相关文献，总结出锅炉炉管内侧氧化膜结构在不同温度下，主要有两种情况:温度在570℃以下，氧化膜由Fe203和Fe304两层结构组成;温度在570℃以上，由Fe2O3、Fe3O4和FeO(FeO在最内层)三层结构组成。由于超临界机组炉管温度一般在570℃以上，本文着重分析了其氧化膜形成情况后得出:氧化膜厚度在0.2mm-1.5mm，其中FeO为主要成分，并且厚度受时间、温度、压力等因素的影响较大。　　 通过对氧化膜结构的分析，结合超声波传播特性，系统采用脉冲回波法测量炉管氧化膜厚度，其中有两个难点:首先，因为在时域中信号突变时间很短，所以难以判断回波信号突变的时间点;其次，由于回波到达时间的判断不准确，难以计算声波在氧化膜中传播的时间。在小波理论中，利用小波函数在信号高频处，时窗窄、频窗宽的特点，可用于找到回波信号突变时间点。因此，本论文对回波信号进行实例小波分析，处理结果得到:运用db6小波对回波信号进行5层小波分解，在高频细节系数d1中，可以初步判断回波信号发生突变点的时间段;通过bior2.2小波函数对回波信号进行连续小波分解，在一维连续小波模极大值分布图中，确定炉管/氧化膜界面多次反射回波的到达时间点，其中每条极大值线的时间点对应回波信号发生突变的时间点。计算若干相邻极大值线间的时间差并取平均值，得到超声波在氧化膜中传播的时间。　　 利用上述分析结果，设计了硬件电路，系统以AT89S52为控制芯片，外围电路包括电源模块、模拟模块、数字模块。模拟模块包括驱动、滤波、采样电路，并具有超声波信号的发射、滤波、采样和接收功能。数字模块具有回波数据存储、上位机通信、LCD显示功能。在完成硬件系统研制的基础上，编写相关应用软件，初步完成样机的研制工作。　　 搭建实验平台，完成系统调试工作。经过对标准样件进行测量，得到相关数据，进行数据分析和不确定度评估，并得出相关结论:当标准样件厚度在3mm-10mm之间时，系统测量的相对误差在8％以内、测量结果的标准差为0.077mm;当标准样件厚度为10mm时，测量结果为(10.05±0.099)mm，系统测量值的不确定度为0.099mm、置信区间为95％。通过试验工作和数据分析，初步验证了本测量系统的可行性。