粒子图像技术（Particle Image Velocimetry,PIV）以及互相关查询算法在湍流边界层的测量中应用广泛,随着湍流边界层研究的深入,更为全面和精确的测量湍流场信息变得至关重要,相比于全局统一的均匀查询窗口（Interrogation Window,IW）,更灵活的查询方式才能与湍流边界层的不均匀性相适应。本文基于湍流场的平均流特性,提出了一种区别于常规IW的非均匀IW模型,该模型同时考虑了图像变形算法和高斯亚像素峰值拟合方法。通过无量纲平均速度的相对不确定度,将IW尺寸与局部流场特性联系起来,从而形成与湍流场相适应的非均匀IW布局。应用非均匀IW计算DNS槽道流数据,对流向瞬时速度,流向平均速度,脉动速度均方根,能谱的误差进行分析,结果表明非均匀IW方法提高了计算结果的准确性和鲁棒性。将非均匀IW应用到Reθ为355、440、538的平板湍流边界层PIV数据中,得到IW法向尺寸与壁面位置呈线性关系,与速度梯度呈指数关系的非均匀IW分布。与均匀IW结果相比,非均匀IW的湍流统计量结果与DNS符合的更好,相对误差更小,平均速度,湍流度,雷诺应力,平坦因子的相对误差减小量在30%以内。平均展向涡量,偏斜因子,湍动能产生项与耗散项在缓冲层内展现出较强的IW尺寸敏感性,前两者相对误差减小量分别为40%和80%,后两者的相对误差控制到了75%以下。统计量的结果体现了非均匀IW的优势,能够更精确的得到近壁面流场统计信息。利用λci准则对展向涡的分布进行了识别,提出了一种利用象限分裂法计算Q事件流向平均尺度的方法,并通过速度结构函数,能谱分析,本征正交分解对相干结构的湍动能进行研究,结果表明非均匀IW方法在y（10）（27）6 0的区域检测出更完整的发卡涡结构,得到了展向涡强度随y（10）增加而递减的正确趋势。Q事件贡献的雷诺切应力,流向平均尺度和相应尺度下的湍动能在y（10）（28）15左右存在交点,Q事件对应尺度湍流结构的能量受其贡献的雷诺切应力和流向尺度综合作用的影响。-5/3谱随着壁面位置的降低向低波数区域迁移,此外非均匀IW可提高对含能结构的能量提取能力,这在缓冲层的中低波数对应的能量偏高和模态对应的湍动能有向低阶模态集中的趋势中得到体现。