目前,我国经济与社会发展已进入大量消耗能源阶段,加剧了能源消耗的速率,因此急需推进节能减排的相关工作。但是我国的支柱产业却是以化工、冶金为代表的高污染、高耗能行业。使用微波能对工业物料进行加热处理可以极大地提高能源利用率,然而,微波加热过程中热失控现象会直接影响生产过程,严重时甚至烧毁生产物,引发爆炸,造成重大安全事故。因此,为了更加安全高效的运用微波能,需要对微波源进行有效控制,而准确感知加热介质内部温度场决定了控制的有效性,因此实时精确的温度场检测技术是微波能高效利用的关键。温度场检测技术按测量方式的差异可分为接触式测温与非接触式测温。接触式测温方式由于其必须接触被测物质的测量特点,难以在强腐蚀、超高温环境广泛应用。而超声法温度场测量技术作为一种非接触式测量技术,只需采集待测区域的超声波信号即可重建出其温度分布,因而具有不影响被测环境、测量范围广、测量精度高等诸多优点。目前该技术已成功应用于仓储粮食温度监控、工业炉膛温度场监测等众多领域。本文首先介绍了声学法温度场测量技术的国内外研究现状,并且详述了非接触式测温中的超声法温度场重建原理。然后简要地列明了几种影响温度场重建质量的主要因素,并且对其中的超声波飞行时间获取与重建算法的选取做了详细的介绍。接着针对超声波飞行时间测量过程中出现的信号振荡现象,提出了一种基于最大特征值的超声波飞行时间测量方法,并且通过实际实验验证了该算法的高精度与强抗干扰能力。最后,为了降低重建算法的运行时间,进而提高温度场的重建效率,本文提出了一种基于紧支径向基函数的温度场重建算法,并分别在不同的超声波换能器布局及噪声强度下对四种典型温度场模型进行了重建,重建结果表明本文重建算法具有很好的重建精度与较好的重建效率。与此同时,运用本文提出的超声波飞行时间测量方法与温度场重建算法在实验室环境下重建了1m*1m区域的实际温度场,重建结果表明本文提出的重建算法也具有良好的重建性能,亦证明了本文提出的超声波飞行时间测量方法的有效性与可行性。