气固两相流广泛存在于电力、制药、冶金等多个领域。颗粒质量流量作为气固两相流重要参数之一,能够对其进行测量对工业过程的检测与控制具有重要意义。国内外众多学者采用不同的测量手段对其进行了大量研究。声学法作为其中一种研究方法,由于其自身优势得到了各国研究人员的重视。例如:超声波具有频率范围较宽,可进行多重频率的选择;穿透性强,无需对两相流进行二次处理即可测量;非接触式,可实现移动式在线测量等特点。而声发射法对颗粒特征参数极为敏感,具有安全性高,无需信号发生装置,设备简单等特点。本文工作主要围绕在气固两相流中颗粒质量流量的声学测量法理论及应用进行研究。首先利用超声(主动式声学法)对气固两相流进行研究。超声测量研究又分为超声衰减系数和超声声速两个研究方向:1.通过将超声衰减系数的计算与蒙特卡罗算法结合来对颗粒质量流量进行预测;2.通过研究不同的气固两相流参数对超声声速的影响,对超声声速法测量颗粒质量流量的可行性进行了研究。然后,对气固两相流运行过程中颗粒与探针碰撞产生的声发射(被动式声学法)信号进行研究,建立了颗粒质量流量与声发射信号之间的关系。论文的主要研究内容及结论如下:基于Hertz碰撞理论和Zener碰撞理论,对两相流中声发射信号的产生机理进行了研究。推导了信号主频的计算方法以及声发射能量的计算方法,并将描述颗粒分布的Rosin-Rammler函数引入到声发射能量计算中,建立了新的声发射能量计算模型,为声发射能量的精确计算提供一定的理论依据。基于单颗粒弹性散射与吸收理论,利用超声衰减系数结合蒙特卡罗统计算法来对气固两相流颗粒质量流量进行预测,建立了超声衰减系数-蒙特卡罗计算模型。结果表明,该方法能够准确的预测单颗粒表面的声压分布以及稀相气固两相流中的声衰减系数,以此为依据对颗粒体积分数进行测量,进一步求取颗粒质量流量。通过对比可知,该方法可以为稀相气固两相流颗粒质量流量的测量提供理论依据。基于多种两相流超声模型,对多种物性参数对不同模型声速的影响进行了研究。结果表明连续相声速的变化对超声声速的测量结果影响程度最大。从连续相来说,其它参数的影响程度基本在同一个数量级,其中密度的影响程度较大。从颗粒相来说,颗粒相声速变化的影响程度最小,而颗粒相密度的影响程度最大。对比不同相的同一参数,连续相参数的影响要大于颗粒相。因此在测量过程中,要更为精确的测量连续相的物性参数。将实验结果与数值模拟结果进行对比,在实验测量范围内,声速法的平均误差为5.92%。结果表明超声声速可以用来作为测量颗粒质量流量的有效测量手段之一。在声发射实验研究方面,提出了基于侵入式网型探针的声发射信号采集方法,通过此方法来规避传统贴壁式测量方法中管道特性参数对声发射信号产生的影响。并将EEMD算法和MSECF参数引入到声发射信号测量中,利用声发射技术对颗粒质量流量进行测量。通过对比四种探针布置方式可知,网型探针信号相对误差在1.5%,网型探针采集的声发射信号指标要优于T型探针和贴壁式探针。对于贴壁式探针,在有机玻璃管道表面采集的信号相对误差在5.8%,而在不锈钢管道表面采集到的信号相对误差在0.3%。与贴壁式探针相比,网型探针具有固定特性参数,其规避了管道参数对声发射信号的影响,采集到的声发射信号仅受到颗粒参数的影响。该方法更具有普适性,适合于不同管道参数下的气固两相流颗粒质量流量测量。利用EEMD算法提取有效IMF分量,在单粒径情况下建立IMF分量与颗粒质量流量的关系。该方法的最大误差在7.61%,平均误差在5%以下,均要低于小波包分析方法的误差。在多粒径情况下,引入MSECF来对颗粒粒径进行区分,然后再通过IMF分量与颗粒质量流量的线性关系式确定颗粒质量流量。此外,还可通过IMF分量与BP神经网络结合进行颗粒质量流量测量。通过对隐含层层数、各层神经元个数进行探究表明,输入层为IMF1～IMF4,隐含层为两层,每层神经元的个数为13时该神经网络性能参数达到最优,该联合模型的平均误差在8.22%,可由此来对颗粒质量流量进行测量。研究表明,在采用网型探针结构,EEMD算法的情况下,该技术可以作为测量颗粒气固两相流中颗粒质量流量的有效手段之一。