氣體廣泛存在于生產(chǎn)及生活的各個領域。實時掌握氣體的狀態(tài)，如溫度、濃度、速度，對于確�；旌蠚怏w系統(tǒng)的安全、高效運行，減少污染物排放等方面具有重要意義。如火災探測中，及時準確地探測氣體的溫度、濃度可以有效緩解火災發(fā)生的不確定性和多變性在化學反應過程中，實時監(jiān)測參與反應過程的氣相反應物和生成物的濃度組成可動態(tài)了解化學反應進程，有效控制化學反應速率在電站鍋爐運行中，全面監(jiān)測爐內02、CO2、CO、NOx等氣體的成分以及火焰的溫度、形狀，爐內流場等信息對鍋爐安全、經(jīng)濟運行以及降低污染物排放起到重要作用在航空航天領域，掌握宇宙空間大氣組成對航天器的設計及控制至關重要。

隨著集成電路以及材料技術的飛速發(fā)展，各種各樣的氣體測量手段也在迅速地發(fā)展，以滿足系統(tǒng)中混合氣體在濃度、溫度以及速度測量方面的要求。

(1)濃度測量

在氣體濃度測量方面，根據(jù)測量原理的不同主要可分為:化學傳感器法、氣相色譜法和光譜吸收法。

化學傳感器法是利用化學反應的手段感應待測氣體的成分，將其轉換為相應的電信號，根據(jù)電信號確定未知氣體的濃度�；瘜W傳感器的缺點是壽命較短、穩(wěn)定性差以及受環(huán)境影響較大。使用氣相作為流動相的色譜法稱為氣相色譜法。目前在測量氣體的濃度時，國內廣泛使用現(xiàn)場取樣、實驗室分析的方式。因此，氣相色譜法雖具有較高的精度和靈敏度，但需要對被測氣體進行現(xiàn)場采樣和實驗室處理，不利于氣體濃度的實時監(jiān)測。光譜吸收法是通過光波強度變化測量氣體的濃度。由于不同氣體吸收光譜的特征不同，光波只在氣體的特定光譜頻段內有較強的吸收。利用不同頻段光譜的測量，可以達到對大多數(shù)氣體濃度的精確測量，同時，該方法具有實時監(jiān)測的能力。

(2)溫度測量

在氣體溫度測量方面，目前溫度傳感器按工作方式劃分主要包括接觸式和非接觸式兩種。接觸式溫度傳感器主要包括膨脹式、電量式、接觸式光電以及熱色測溫等。非接觸式測溫方法主要包括輻射式、光譜法、激光干涉法、聲學以及微波法等。非接觸測溫法的主要特點是不用直接接觸被測對象，不會對被測溫度場產(chǎn)生干擾。同時，該類方法的動態(tài)響應也比較好，可以實現(xiàn)在線測量。其缺點是測量參數(shù)易受被測介質表面狀態(tài)或對象的物性參數(shù)影響。

隨著工業(yè)應用的發(fā)展，需不斷改進原有溫度測量方法，探索新的測量手段，以滿足生產(chǎn)及生活各個方面對溫度測量需求。

(3)速度測量

在氣體速度測量方面，目前主要有示蹤法、熱線風速儀、熱膜測速儀、激光多普勒流速計、粒子成像速度場儀、激光相位多普勒粒子分析儀等。

隨著工業(yè)生產(chǎn)的多樣性發(fā)展，對系統(tǒng)的實時狀態(tài)監(jiān)測要求愈來愈高，而監(jiān)測系統(tǒng)內部混合氣體的狀態(tài)是其中的重要環(huán)節(jié)。對于混合氣體系統(tǒng)，其物理狀態(tài)是受多參數(shù)的耦合影響，如溫度、濃度和流動狀態(tài)。同時對混合氣體的多物理參數(shù)進行測量，不僅能夠更加準確地描述每個物理狀態(tài)，同時可以達到對整個系統(tǒng)狀態(tài)更好地認識。此外，需要獲取整場的信息，單一的點測量信息無法客觀、準確地描述系統(tǒng)的整體狀態(tài)。

現(xiàn)有氣體濃度、溫度以及速度的測量方法主要針對點測量，且一種測量手段實現(xiàn)一個物理參數(shù)的測量。尋求多物理量同時場測量的手段對工業(yè)過程的安全、可靠運行有著十分重要的意義。本文從聲學測量的角度，擬在混合氣體復雜熱物理中多參數(shù)重建方面做深入地研究。