尘埃等离子体是指由尘埃颗粒和等离子体共同组成的混合体系。在实验室条件下,尘埃颗粒在射频放电等离子体中被充电,达到稳态时呈负电,并携带几千至上万个基本电荷,因此互相排斥。在等离子体鞘层中,其重力和电场力平衡,尘埃颗粒能自组织形成准二维单层悬浮。尘埃颗粒荷质比极低,运动速度较慢,且颗粒间距较大,可通过高速相机直接记录视野内尘埃颗粒的运动轨迹。因此,尘埃等离子体实验中,可通过颗粒追踪测速法（particle tracking velocimetry,PTV）从单颗粒层面,分析尘埃等离子体体系众多物理过程的微观动力学机制。颗粒追踪测速法是基于每一帧识别出的颗粒,精确计算其位置,再对其运动进行追踪,根据追踪获得的颗粒在不同时刻的位置信息进行计算颗粒速度的方法。在执行颗粒追踪测速法过程中,不可避免地会引入多种系统误差和随机误差。在利用颗粒追踪测速法分析尘埃等离子体实验数据时,减少这些误差非常重要,这也是本文研究的主要内容。与颗粒追踪测速法类似,颗粒追踪测加速度法（particle tracking accelerometry,PTA）是基于每一帧识别出的颗粒,计算其加速度的方法,被引入尘埃等离子体系统进行数据分析。为减小PTV和PTA方法的系统误差,本文引入了多种颗粒追踪算法。同时为有效量化系统误差,本文通过计算机模拟二维尘埃等离子体,获得大量模拟出的颗粒位置数据,并通过计算多种系统动力学诊断参数,从而比较了多种颗粒追踪算法的优缺点,为尘埃等离子体实验分析的最佳方案的选取提供了有效依据。首先,通过朗之万动力学模拟二维尘埃等离子体液体中大量颗粒的运动轨迹,再根据实验数据分析中颗粒位置的误差人为叠加随机数进模拟的颗粒位置,生成合成数据来模仿实验数据。利用不同的颗粒追踪测速法分析这些合成数据,并与模拟的颗粒速度对比,由此定量地分析不同的颗粒追踪测速法的系统误差,给出对应实验参数下PTV方法的最佳选择方案。除了目前最常用的串邻近帧追踪法（two-frame linking）,本文还引入多项式拟合和样条插值等PTV方法,基于连续多帧的颗粒位置信息,综合系统的数据进行分析而减小系统误差。为了描述颗粒运动轨迹,与串邻近帧追踪法假设轨迹由一系列折线组成不同,多项式拟合是通过一系列拟合出的多项式曲线来逼近真实的运动轨迹,而样条插值则是通过一系列多项式分段曲线穿过每个测量得到的颗粒位置。针对磁化二维尘埃等离子体模拟而生成的合成数据,主要通过调节磁场强度、颗粒位置误差幅度和邻近帧之间的时间间隔等参数获得。随后利用不同PTV方法分析合成的颗粒位置数据而获得颗粒速度,并通过速度概率分布函数和速度自相关函数这两种动力学诊断手段进行数据分析,再与根据“真实”颗粒速度（即朗之万动力学模拟出的颗粒速度,没有人为引入误差）计算得出的速度概率函数和速度自相关函数作对比,由此选出与真实结果最接近的PTV方法,可有效量化此时各种PTV方法系统误差,分析出各种PTV方法随着系统误差的变化规律。研究发现,随着颗粒位置误差幅度的增加,上述PTV方法得到的速度概率分布函数均偏离真实速度概率分布函数更远;随着邻近帧之间的时间间隔逐渐增加,上述PTV方法计算得到的颗粒速度也大多趋向于分布至更低速范围,且PTV方法的最佳选择并不固定,而与参数直接相关。同时外加强磁场使得这些变化趋势更为显著。随后还通过二维尘埃等离子体实验数据进行分析,发现实验分析结果和上述模拟结果一致,充分证明这套分析比较多种PTV方法的方案是有效的。其次,鉴于颗粒加速度数据在相关研究中的重要性,还实施了不同参数下选择PTA最佳方案的研究。此处同样引入多项式拟合和样条插值到PTA方法中,并选择加速度概率分布函数和加速度自相关函数两种动力学诊断手段量化各种PTA方法的系统误差。模拟结果显示,在不同参数下,PTA方法的最佳选择并不相同。此外,相同参数条件下,PTV和PTA方法的对应的最佳选择可能存在差异,但通过综合这些PTV和PTA诊断结果,可给出此时PTV和PTA误差均可接受的选择方案,能满足颗粒速度和加速度数据分析的自洽。