燃气轮机以其超高的热效率和优异的动力输出能力,被广泛应用在航空航天、舰船动力、电力开发等诸多邻域。燃气轮机内部的涡轮叶片是燃气轮机的核心热端部件,在高温、高压、高速旋转工作条件下,叶片结构承受着巨大的工作负荷,容易在运行过程中产生裂痕、变形甚至发生断裂等严重事故。涡轮叶片的寿命在很大程度上决定了燃气轮机整体的大修周期,所以对涡轮叶片表面温度进行实时监测对于研究燃气轮机的可靠性研究具有深远影响。通过实现叶片表面温度场的测量不仅能够实时监测燃气轮机的运行状况,同时对于分析验证叶片的加工工艺、冷却效能等都有十分重要的作用。本文通过计算流体力学方法对涡轮叶片的表面温度场进行了有限体积法的数值模拟计算,建立了燃气轮机正常运行状态下,叶片表面的温度、压强的数据变化模型。根据模拟计算得到的温度场分布特点以及探头的结构特点,本文构建了测温光路模型,对测温光路和测温动态过程进行了仿真模拟。通过实现扫描光路沿叶片径向方向的扫描,在叶片高速旋转运动过程中可以完成叶片表面的二维红外温度场的扫描测量。通过对比传统高温计和扫描式高温计对叶片表面的测温效果,验证了扫描式测温方案具有更加完整刻画叶片表面温度场分布的特点。辐射测温光路的角度以及测温点在叶片表面的形状大小变化都会使得测温探头捕获到的红外光谱能量发生变化,进而影响光电转换效率,从而对辐射测温结果造成影响。通过仿真光路结构和光斑变化的影响,研究分析了扫描探头不同状态下的测温效果。本文提出四种扫描测温方案,并且分析了各个方案的测温效果和测温特点。通过分析探头内部参数对光路角度以及测温距离的影响,本文提出了叶片表面测温位置坐标的计算算法。通过分析扫描式辐射测温探头在扫描中,光路角度和光盘形状大小在叶片旋转中发生的改变,得到叶片表面辐射温度的补偿和修正方法。同时研究了发射率对辐射测温的影响本文通过设计叶片表面发射率测量实验,得到叶片表面热障涂层厚度对发射率的影响,以及叶片表面发射率随波长和温度的拟合函数,优化了测温光谱波段的选择,从而为进一步优化改进辐射测温方法提供了条件。