超声法测量颗粒粒度与其他颗粒测量技术相比具有测量范围广、适合高浓度测量、能够实现在线测量等优点。在选矿作业中利用超声波测粒仪能够同时实现浓度和粒度的在线检测,提高选矿质量,降低生产成本。然而国内超声测粒技术的发展比较落后,测量颗粒粒度的精确性、可测量颗粒浓度范围和超声衰减理论模型的适用性等方面都存在一定的局限性。针对以上问题,本文基于对超声波传输特性和衰减机理的深入探讨,对比分析多种超声波衰减理论模型的适用性;在对超声波衰减规律进行仿真分析的基础上,提出多模型线性叠加理论;设计并搭建了超声波检测矿浆粒度和浓度的实验系统,进行相关实验,得出了较好的实验结果。本文主要研究内容如下:(1)研究超声波的物理特性和超声波的传播特性。基于对超声波的声速、声压、声强等特征量的探讨,分析超声波在固液两相介质面上的传输特性和超声波在介质中的波动规律,在此基础上深入研究超声波在非均匀介质中的衰减机理。(2)对比分析现有超声波衰减理论模型的适用性,基于对模型参数和建立模型颗粒体系的研究,针对单一模型适用性较低问题,提出了多模型线性叠加理论;并且应用Matlab软件对超声波频率、颗粒体积浓度和介质温度对衰减量的影响规律进行了仿真分析。(3)基于直接测量超声波渡越时间的固液两相流中声速测量方法,构建了超声波检测矿浆粒度和浓度的测量实验系统,可以同时完成超声波速度和衰减系数的测量。实验系统由超声波发射和接收装置,测量槽,数据采集、处理及测量系统软件等部分构成。(4)设计系统实验,控制单一变量分别研究超声波声速和衰减量的变化规律,实验结果和理论分析相符;根据实验获得的超声波速度和衰减值数据,采用非线性反演算法计算颗粒粒度大小,实验结果表明针对质量浓度为10%~50%的石英石悬浊液,线性叠加模型和单一模型相比适用性更强,测量精度更高。