流速和温度计量目前已广泛应用于电厂、煤矿、冶金以及化工等行业,在现代工业生产中起到举足轻重的作用。尽管目前工业领域的流速和温度测量手段很多,但是在一些空间尺寸较大的应用场合,如燃煤电厂烟气参数和煤矿巷道通风量的监测过程中,常规的单点测量设备难以准确测量待测区域的气体平均流速和平均温度,而且无法实现对气体流速和温度的同步测量。在燃煤电厂中,烟气流速和温度作为烟气在线连续监测系统(Continuous Emission Monitoring System,CEMS)的重要监测参数,对统计污染物排放总量和检查设备运行状态具有重要的意义。目前,对于烟气流速的测量,皮托管等单点测速方法容易受设备安装角度等因素影响使得测量精度降低,而且在一些流速较低的区域,测量误差较大。对于烟气温度的测量,热电偶等方法容易受热惯性的影响,测温元件在烟道内容易结垢,对测量精度和使用寿命影响很大。此外,以上测量方法只能得到单点的烟气参数,实际应用中,烟气的平均流速和平均温度更具有工程价值。在煤矿日常作业中,巷道通风量的准确监测对排除巷道内有毒气体和粉尘颗粒、净化巷道空气以及保证煤矿安全生产具有重要意义。然而,目前巷道通风量监测普遍采用机械式流速计等单点测速设备,测量结果存在滞后性而且难以得到巷道气流的平均流速。本文基于声学测量技术,开展了对燃煤电厂和煤矿巷道气体参数的测量研究。主要工作与创新点如下:1、针对气体参数监测中常规接触式单点测量方法难以获取测量区域的平均流速和平均温度,设备在测量环境中容易发生磨损和堵塞等问题,采用非接触式的声波法对气体流速和温度进行同步测量,对传统的测量结构进行优化。传统的声波测量方法中普遍采用在扬声器旁放置传声器来采集参考信号,本文提出利用驱动扬声器的电信号代替信号相关性较差的参考信号,在降低设备复杂性的同时避免了参考信号畸变对时延估计造成的影响。实验结果表明,与传统声波测量方法相比较,改进结构的测量精度明显提高;分析扫频范围对时延计算结果的影响,声源信号采用4~8kHz扫频信号的计算结果较好。2、为解决现有声学信号互相关算法中存在的计算量大且耗时长的问题,提出一种基于相关函数插值的气体流速和温度同步测量方法。在较低信号采样率下,该方法通过对互相关函数进行插值处理,实现了对时延估计的准确获取。数值仿真结果表明:与线性插值方法比较,采用三次样条插值得到的时延估计更准确。回流式风洞实验结果表明:对相关函数进行三次样条插值可获得较高的气体流速和温度测量精度。3、基于上述声波测量方法,设计一套气体流速和温度测量系统,分别在电厂烟道和煤矿巷道实现了对现场气体流速和温度的同步测量。为适应不同场合气体参数测量需求,进行了信号调理电路设计和软件处理程序开发,并在三个场合开展了初步的测试验证。针对电厂烟气流速和温度测量,设计适用于现场的声波导管结构,在三河发电有限责任公司的“大型燃煤电站近零排放控制关键技术及工程示范中试平台”SCR(Selective Catalytic Reduction,SCR)出口和当涂发电有限公司#2机组SCR入口进行了气体参数测量实验。针对煤矿巷道通风量监测,在唐山开滦煤矿进行了巷道通风量测量实验。通过以上三个应用场合验证了气体流速和温度测量系统的可靠性和稳定性,在此基础上开发了一套声学流速流量仪并在无锡市计量测试院进行产品计量实验。