大型燃煤锅炉炉膛内的温度场和速度场分布具有突出的三维特征，代表着三维燃烧的物理化学过程。三维温度场和速度场分布形态随时间的变化而变化，是锅炉运行中备受关注的问题，对于优化燃烧、降低污染、设备安全运行、以至炉膛设计都具有重要的指导意义。 基于声波在传感器间传播时间的测量，本文对燃煤锅炉炉膛内的温度场和速度场进行了三维重建的研究。在炉膛纵向上选择二个典型平面，对这二个平面所包围的空间的温度场和速度场进行重建。设每一个平面上皆安放8支收/发二合一的声音传感器，每一支传感器所发声音，可被同一平面上的其它所有传感器接收到。根据测得的声波在不同传感器间传播的时间，利用最小二乘法，获得二个平面上的二维温度场的重建，然后再对二个平面之间的温度场通过线性立方插值实现三维场的重建。对由于Fermat效应引起的声音路径弯曲对声音传播测量时间的影响以及三维温度场的重建的影响也进行了研究。 锅炉燃烧烟气速度场的测量是燃烧领域一个复杂但很重要的问题，一旦掌握了炉内流场状况，也就为燃烧的优化控制，合理组织生产提供了依据。由于声波信号穿过炉膛所需的时间受到烟气流速的影响，根据声波在传感器间传播测量的时间值，利用速度场重建算法即可重建出炉膛燃烧烟气速度场。