对超燃冲压发动机流动和燃烧特性的研究离不开速度测量技术的发展和应用。在众多速度测量技术中,羟基分子标记测速（Hydroxyl tagging velocimetry,HTV）技术是一种基于激光且无需在流场中额外添加任何粒子的非接触式测量技术。HTV技术利用激光解离流场中的水分子产生OH作为流场标记,然后利用平面激光诱导荧光（Planar laser induced fluorescence,PLIF）技术对这些标记OH跟随流场移动的位置进行显示和记录,依据已知时间间隔的标记OH位置差进行流场速度测量。由于利用分子进行示踪,可以认为是对流场的直接测量,在高速流场中无示踪粒子的跟随性问题,并且OH在高温环境中易于产生和生存,因此HTV技术适用于超燃冲压发动机复杂高温高速流场速度测量。然而,由于超燃冲压发动机流场和实验环境的复杂性,HTV技术还存在一些关键问题需要解决或阐明:光解产生OH特性描述还不是很详细,对于实际应用缺乏有效的指导;对于标记线位置的识别方法,虽然有大量的工作积累,但对于复杂流场中常用的线标记模式其位置识别精度尚需提高;恶劣应用环境中强振动对测量的干扰等工程适用性问题亟待解决,并且实际应用中缺乏合适的速度测量不确定度评价方法。因此,本文针对超燃冲压发动机地面实验中流场速度测量需求,系统地开展了HTV技术及其应用研究。对光解产生的OH的浓度、时间寿命、扩散、光谱等特性进行了研究,建立了火焰中光解产生OH浓度的计算模型,计算得到了光解OH产额随温度的变化关系,并依此评估了化学反应区中HTV应用所需的水分子与流场中OH的比值;通过对光解OH时间、扩散、光谱等特性的实验研究,得到了光解显示延迟时间的适用范围,并依此估计了常用环境和通常实验设置下的HTV最小可测量速度约为2m/s。对单线标记的位置识别方法进行了研究,提出了标记基准位置整体图像相关运算识别和移动标记位置逐行数据平滑处理识别的方法,在低信噪比条件下（SNR=2）,标记基准位置的识别精度提高了约5倍,移动标记位置的识别精度提高了约1倍。对非反应和反应射流流场进行了速度测量,根据实际的标记图像,提出了利用实际测量图像背景噪声结合模拟标记图像识别运算的HTV速度测量不确定度估算方法,解决了实际流场速度测量应用中不确定度如何评价的问题。对射流流场的实验研究表明,在非反应流场中,HTV技术速度测量不确定度小于1m/s;在反应流场中,由于存在因燃烧产生的OH背景干扰,测量不确定度略高（小于2m/s）。提出了一种新颖的基于HTV的交叉标记显示二维速度矢量测量方法,并建立了交叉标记显示二维速度矢量测量系统和标记点高精度位置识别的整体图像相关算法,实现了射流中8×10个标记点二维速度矢量分布的测量。针对超燃冲压发动机地面实验环境中的强振动干扰导致的速度测量不确定度大幅增加,提出了在测量过程中对标记基准线的实时记录方法,有效消除了振动干扰的影响。该方法利用标记激光的瑞利散射或由其诱导的荧光辐射对标记基准位置进行显示,使用双帧双曝光相机对标记基准线和移动标记线进行同时拍摄。对超燃冲压发动机燃烧流场测量的实验结果表明,在标记线信噪比大于2的情况下,速度的测量不确定度小于10m/s。针对超燃冲压发动机燃烧室地面实验平台,通过测量装置集成、振动隔离设计、远程控制设计等,研制了满足超声速燃烧室流场测量的HTV装置,并成功应用于发动机高速燃烧流场的速度测量中,获得了来流马赫数分别为2.0、2.5、3.5的超声速燃烧室隔离段、高温燃烧区、出口段的高时空分辨率的流场速度分布测量结果;在燃烧室亚燃–超燃模态的转换研究中,基于火焰面上游流场HTV测量的速度数据,获得了火焰面上游流场当地马赫数对湍流强度的影响规律。