富氧燃烧技术能够提高燃烧效率、促进燃烧完全、降低排烟量、节约原材料等优点，具有优越的节能效果，是一种高效、低污染的燃烧技术。但随着氧气浓度的增加，火焰燃烧特性及温度和碳黑浓度参数也发生了相应了变化。研究富氧燃烧的火焰特性变化及温度和碳黑浓度分布对更加有效利用富氧燃烧技术具有重要的指导意义。本文利用图像检测系统和光谱仪可见光测试系统开展对乙烯富氧扩散火焰的实验研究，所作的工作具体如下：本文首先设计和搭建了乙烯富氧扩散火焰实验台系统，介绍系统的组成以及具体实验装置的选择。通过利用图像检测系统进行乙烯富氧燃烧实验，实验和理论计算结果表明：空气富氧气氛下，随着氧气浓度的增加，火焰高度逐渐减少，颜色由黄色变成明亮的白色，亮度区域变小并逐渐收缩于燃烧器喷口；O₂/CO₂富氧气氛下，随着氧气浓度的增加，火焰整体变化趋势与空气富氧气氛相似，但火焰出现水平抖动且容易熄火。实验利用光谱仪测试系统，在空气富氧气氛下分别以乙烯/30%氧气、乙烯/40%氧气、乙烯/50%氧气、乙烯/100%氧气为实验对象，检测火焰的不同高度的光谱辐射信号分布。根据黑体炉标定得到的标定系数修正辐射强度分布，采用正则化重建算法计算出温度和碳黑浓度分布。结果表明：随着氧气浓度的增加，火焰温度整体增加，且火焰的最大温度处向上移动接近火焰顶端；当氧气浓度增加至50%，碳黑浓度比空气燃烧高，但纯氧燃烧火焰碳黑浓度比空气燃烧低得多。