颗粒气力输送在工业场合应用广泛,其速度、粒度和浓度等关键参量的在线检测是发挥气力输送最大效用的基础。在燃煤电厂中,煤粉管道气力输送过程中煤粉输送参数的实时测量和控制是组织炉内稳定燃烧、提高燃烧效率和降低污染物排放的重要前提。在原有试验研究的基础上,本文主要针对煤粉颗粒速度和粒径在线测量的轨迹成像法的机理进行了进一步的研究,随后在风洞试验台进行了各个工况的测试,并根据风洞测试结果,提出了在线式煤粉轨迹图像测试仪的光路布置和系统设计雏形。首先,在编译图像处理程序方面,提出了一种快速高效的图像处理算法。利用VC6.0良好的用户界面,引入Open Source Computer Vision Library(OpenCV)库函数分别实现了图片的二值化、形态学处理、连通域和最终速度、粒径数据的计算。后又加入批处理功能,同时结合Matcom控件实现了速度粒径、速度分布图像的实时输出,同原处理程序相比大幅提高了处理速度。其次,结合新的图像处理算法,在机理试验台上对不同粒径档的煤粉颗粒进行了一系列试验,重点对影响测量结果的两个无量纲参数N和R进行了系统研究,其中N可以指导试验或者商用产品选取合理的视场范围,R可以指导试验或者工业应用的合理曝光时间。通过理论计算和实际测量,得出如下结论：当成像系统的成像倍率使得煤粉颗粒占像素比N大于3.5,且CCD曝光时间使得颗粒轨迹图像的长宽比R介于5-7之间时,轨迹成像法可以准确测量颗粒粒径和速度分布,同原有试验结果基本一致。再次,在机理试验的基础上,在浙江大学热能工程研究所高温气固两相流风洞试验台上对轨迹成像法进行了不同工况的测试。测试过程着重研究两个无量纲参量N和R对试验结果的影响,同时兼顾管道煤粉浓度、气流速度和激光器、CCD等硬件参数对测量的影响以及煤粉管道测量孔的沾污情况并提出了解决方法。速度和粒径分布测量结果分别同高速摄影以及阴影法结果进行了比较,结果良好。由此表明所开发的由廉价工业CCD相机和半导体激光器构成的轨迹图像测试系统可以很好地应用于管内气固两相流颗粒运动参数的实时在线检测。最后,通过调研,提出了在线式煤粉轨迹图像测试仪的光路布置和系统设计的初步方案。