电站锅炉温度场对于锅炉运行控制和燃烧诊断具有重要意义,炉内温度场分布将直接影响到炉膛燃烧的稳定性和污染物排放。声学测温法作为一种基于声波理论的非接触温度测量技术,具有连续测量,实时监测等诸多优点,在炉膛温度场测量领域有着良好的应用前景。声波信号测量的质量是炉膛温度场测量的关键,因此声波测温系统中传声器的性能将直接影响炉膛温度场测量的结果。传统电磁式传声器由于耐高温性差、易受电磁干扰等缺点无法在炉膛复杂环境下长期工作,亟需研制一款耐高温、抗电磁干扰、显著改善精度、能够在复杂环境下长期稳定工作的新型传声器。本文在对比分析几种声波测量技术之后选择光纤传声器作为研究对象,针对传统传声器在炉膛声波测温系统中出现的问题,研究适用于炉膛声波测温系统复杂环境下的光纤传声器。论文通过机理建模、有限元分析、实验平台测试等方法对光纤传声器的性能进行研究,旨在提高炉膛声波测温系统中声波信号采集的精度。本文的主要研究内容包括:1.对光纤传声器振膜振动过程和光纤光强调制过程进行数学建模和特性分析,并在此基础上建立光纤传声器声波测量过程的数学模型和性能评价指标,研究光纤传声器振膜、光纤结构参数对光纤传声器灵敏度、频响特性、线性度等性能的影响,为光纤传声器的研制提供理论依据。2.从理论分析和有限元分析两个角度出发,研究热环境对光纤传声器的影响。通过有限元分析软件ANSYS进行有限元建模仿真,对热环境下光纤传声器振膜结构振动特性的变化规律进行研究,并分析比较不同材料和不同结构参数下光纤传声器性能受温度影响的程度,为热环境下光纤传声器最优结构设计提供理论支持。3.在理论分析的基础上搭建光纤传声器声波测试平台,根据实际情况为测试平台选择合适的设备类型和结构。利用光纤传声器声波测试平台进行系统稳定性测试,并采用分光光强比值的方法对光源不稳定性进行补偿。对不同振膜材料和结构参数下的光纤传声器的性能进行测试,同时分别从还原信号波形、灵敏度、频率响应等性能指标对光纤传声器与传统电磁式传声器进行性能对比测试,实验结果表明研制的光纤传声器的性能能够达到与传统传声器相当的水平,验证了光纤传声器这一声波测量方法应用于炉膛声波测温系统中的可行性。