复杂流场的全场显示与三维定量测量技术,在现代航空、航天领域以及能源工程中具有非常重要且广泛的用途,如对火箭尾焰、发动机射流场、超音速风洞和炉内燃烧场等流场的诊断。光学层析技术是一种将光学方法和CT (Computerized Tomography)技术相结合的流场测试方法,具有非接触、实时和全场测量等特点,可实现对流场中多种物理参数的三维定量测量。其中,莫尔层析技术具有光路简单,抗干扰能力强,测量动态范围大的优点,更适合于实际恶劣条件下复杂流场的诊断。投影信息的提取对CT重建的质量至关重要。本文针对莫尔CT条纹图投影数据的提取问题,通过对不同频谱莫尔条纹图之间的空间相移特性的研究,提出了基于空间相移方法的莫尔CT投影数据提取方法。以此为基础,建立了莫尔CT空间相移投影光路,并进行了深入的实验验证。主要工作如下：1.通过标量衍射理论,分析了双线光栅莫尔条纹的形成过程,研究了不同频谱莫尔条纹图之间的空间相移特性；在此基础上,设计了仅由一个正交光栅和一个线光栅组成的,结构非常简单的莫尔CT空间相移光路；通过标量衍射理论推导得到了各频谱条纹图像强度的解析表达式,发现了其中存在的空间相移特性关系；在此基础上,设计了四步和六步相移算法,通过对丙烷火焰的投影相位提取实验验证了该方法的可行性,实现了基于空间相移方法的莫尔CT投影相位提取。2.针对前述设计光路较长、衍射效率低、剪切投影相位中包含难以忽略的高阶偏导项的问题,提出并建立了基于角谱滤波的双线光栅莫尔CT两步空间相移光路,该光路通过4f系统在角谱域滤波,不仅显著缩短了CT投影光路,而且基本消除高阶剪切偏导项的影响；根据在该光路中获得的两幅空间相移图,提出了相应的两步相移方法；在此基础上,通过测量已知球面波相位,分析了相位提取的误差,并利用该方法测量了丙烷火焰的相位信息。3.针对流场真实温度的三维重建问题,提出了结合空间相移莫尔CT技术和ECT(Eimission Computerized Tomography)技术对待测燃烧火焰场进行三维诊断的方法；利用提出的空间相移莫尔CT技术重建了火焰场的三维折射率分布；通过发射层析技术重建得到的火焰发光强度分布,建立了丙烷燃烧火焰的燃烧区域模型,确定了不同区域的组份分布；在此基础上,从重建的三维折射率分布得到了丙烷火焰的三维温度分布。