颗粒燃料的燃烧广泛存在于能源与动力领域,燃烧颗粒的温度、辐射率、粒径参数是反映燃烧状态优劣的重要指标,其测量方法是颗粒燃烧机理研究的重要手段之一。辐射光谱及图像法作为一种非接触测量方法,可以在不干扰流场的情况下获取燃烧颗粒的光谱信息及空间分布信息,对于具有瞬态、高温、强自发辐射特点的燃烧颗粒多参数测量具有重要意义。本文从燃烧颗粒辐射光谱与图像入手,针对锅炉煤颗粒燃烧、固体推进剂中铝颗粒燃烧、高温环境中镁颗粒燃烧,重点研究燃烧颗粒的辐射特性,获得相应的辐射率模型,解决燃烧颗粒辐射光谱参数反演、燃烧颗粒成像与多光谱重建、燃烧颗粒多参数同步测量等关键问题,发展燃烧颗粒多参数同步测量方法,形成相应的辐射光谱反演与图像处理算法,实现燃烧颗粒粒径、温度、辐射率等参数的同步测量,为锅炉煤颗粒燃烧、固体推进剂铝、镁等金属颗粒燃烧机理研究提供支撑。主要研究工作包括:（1）基于燃烧颗粒辐射光谱产生机制,研究了基于Plank定律的辐射光谱燃烧颗粒温度与辐射率测量方法,针对燃烧颗粒辐射率对辐射光谱的影响问题,建立了辐射率模型的多项式拟合与双色灰性判断方法。在此基础上,考虑光谱响应系数在不同温度、不同波段的稳定性与信噪比因素,对辐射光谱参数拟合波段进行了优化选取,有效提高了温度与辐射率反演精度。此外,以锅炉煤粉燃烧、铝颗粒燃烧、镁颗粒燃烧等典型燃烧颗粒辐射光谱为例,重点分析了不同燃烧颗粒辐射光谱特征,并采用多项式拟合和双色灰性判断方法建立了典型颗粒燃烧的辐射率模型。（2）针对典型四角切圆式660 MW超超临界煤粉锅炉水平烟道高温再热器热偏差问题,基于辐射光谱燃烧颗粒温度与辐射率测量方法原理,设计了高温燃烧颗粒辐射多参数测量系统,并应用于锅炉水平烟道高温再热器区域的实验测量。重点讨论了煤燃烧颗粒辐射光谱特性,获得了高温再热器区域的烟气温度、燃烧煤颗粒温度与辐射率在不同截面的分布。表明锅炉水平烟道入口位置的高温燃煤颗粒依然有较高的辐射强度,在该位置处的辐射换热不可忽略。且燃尽风无法消除残余旋转,不能有效阻止高温燃煤颗粒的单侧富集,这种情况与煤颗粒燃尽推迟相结合,造成受热面辐射换热不均,是导致水平烟道中高温再热器蒸汽侧温升偏差的主要原因。此外,通过调整燃尽风在水平和垂直方向上的偏斜角,可显著减小高温颗粒向单侧累积的现象,均衡两侧辐射强度偏差,有效控制高温再热器蒸汽侧的热偏差。（3）研究了基于RGB辐射图像的燃烧颗粒温度与辐射率分布的测量方法,将黑体炉作为标准辐射源,并结合相机R、G、B响应特性,建立了R、G双波段的温度与辐射率分布算法,开展了相应的实验验证与影响因素研究。在此基础上,利用搭建的高温燃烧实验系统,开展铝、镁等金属颗粒的燃烧参数测量,获得了燃烧颗粒的温度及辐射率分布。为了解决燃烧颗粒不同组分的辐射特性对测量结果的影响,研究多光谱成像的测量方法,降低了温度及辐射率分布的测量误差。针对RGB图像光谱分辨率低、多波段光谱图像空间分辨率低的问题,提出了基于分光模式的双相机辐射图像配准方法和基于人工神经网络模型的RGB图像光谱重建方法。搭建了双相机辐射图像同步配准实验系统,实现了RGB和光谱辐射图像的同步采集及纹理配准,利用神经网络模型实现了RGB辐射图像的多光谱重建。该方法可同时满足多光谱分辨率及高空间分辨率的特点。（4）针对颗粒燃烧过程中粒径与辐射参数同步测量的问题,研究了结合蓝光背光和辐射图像的双相机同步测量方法。在分光模式下,利用蓝光背光法获取燃烧颗粒的背光图像,能够有效消除颗粒辐射信号对颗粒粒径测量的影响;利用带通滤波片同步获得燃烧颗粒辐射图像,由此实现粒径信息与辐射信息的同步获取。开展相应的图像处理算法研究,特别针对离焦模糊颗粒对粒径处理的影响问题,提出了基于灰度梯度的模糊颗粒粒径分析优化算法。在此基础上,将结合蓝光背光和辐射图像的双相机同步测量方法应用于固体推进剂铝颗粒燃烧过程测量,同步获得了铝颗粒燃烧背光图像与辐射图像,由此分析了铝颗粒在固体推进剂燃面处的团聚过程。