粒子场测试与诊断在科研、工程等领域具有重要的意义。粒子场轨迹速度的数字全息测量是将粒子场全息图直接以数字方式记录在CCD上,再以数字方式再现,同时获得3D粒子场的振幅和相位全部信息,通过对再现像的分析获得粒子的尺寸位置信息,结合PTV技术,利用粒子匹配跟踪算法,从时间序列粒子图像中获得粒子轨迹,进而得到粒子运动速度,实现粒子速度分布测量。本文在对数字全息基本理论研究基础之上,主要研究粒子场轨迹速度的数字全息测量方法,并将其应用于喷雾场测量,所做的主要工作如下:1.对粒子场数字全息轨迹速度测量方法进行了理论研究。2.对基于Hough变换数字全息粒子尺寸位置测量方法进行了改进,提出一种采用顶帽变换滤波和自动阈值提取方法,并对光强判焦和复振幅判焦准则进行了研究。对2D粒子场和3D粒子场进行了计算机模拟,对直径为51.1μm和119.4μm的标准粒子进行了实验,测量结果:对直径为51.1μm的标准粒子,粒子直径为52.5μm,相对误差5.40%;直径为119.4μm的标准粒子,粒子直径为120.48μm,相对误差2.30%。对粒子尺寸位置测量不确定性进行了分析,并对全息图信噪比、粒子提取率E p与粒子场深度L和粒子数密度ns之间的关系进行了分析。3.提出一种基于3帧的粒子跟踪算法,对速度测量的不确定性及粒子识别率进行了分析,给出了在不同粒子数密度、不同粒子平均速度下,粒子场粒子轨迹提取率,并对2D粒子场和3D粒子场进行了模拟,测量结果:对2D粒子场,速度测量相对误差0.17%;对3D粒子场,速度测量相对误差5.6%。研究结果验证了该方法的可行性。4.利用CW(连续)激光器和高速CCD数字记录动态粒子场,利用本文所提出的粒子轨迹速度测量方法,对标准粒子场、柴油喷雾场和乙醇喷雾场轨迹速度进行了实验研究,给出了粒子场2D、3D运动轨迹矢量图和速度分布图,以及在不同喷油脉宽下,沿X方向、Y方向的粒子速度变化曲线图,实现了雾场粒子尺寸、轨迹和3D空间的3C速度(3Dt-3C)分布测量。研究结果证明了该方法在粒子场轨迹速度测量中的可行性。