燃油喷雾的雾化特性是影响内燃机燃烧的重要因素之一,雾滴颗粒直径和速度特性的瞬时同场测量对于研究燃油微观雾化机理具有重要意义。为此,本文提出了一种基于灰度自相关和差异化的速度/粒径同场测量技术。对流场进行两次不同时长的曝光,使单个粒子对应两次曝光在数字相机上形成的两个粒子像点所包含的所有像素灰度总和(简称:两个粒子像点灰度和)的具体数值不同,根据不同数值灰度和的比值与曝光时间比之间的对应关系来配对两个粒子像点;然后,利用配对的两个粒子像点的位置坐标来计算粒子速度大小,粒子速度方向由两个粒子像点的不同灰度和来加以判断,另外,两个粒子像点灰度和的差值则被用于粒子粒径的计算。论文介绍了基于Mie散射理论推导的理论模型、硬件成像系统的组成,图像处理配套软件处理流程和具体算法、理论模型的实验验证、低速实际流场的速度/粒径同场测量以及相应的误差影响因素分析。理论模型的验证实验表明粒子像点灰度和与曝光时间以及粒子粒径的对应关系符合理论模型。低速流场分别添加35μm和75μm标准粒子,保持1.98mm/s的匀速定向流动。速度测量结果表明,相对于预设速度的最大误差在10%左右,相当于±2个像素的误差水平;速度方向判定正确,速度分布能够体现流场运动趋势。粒径测量结果的最大误差接近15%,略大于标准粒子本身7.8%和5.8%的变异系数。以流场中的粒子为测量对象,以粒子侧向散射光为测量基础,作为一种全新的测量技术,该速度/粒径同场实时测量方法具有一定的可行性和测量结果的可信度,可进一步发展以用于燃油喷雾的速度/粒径同场测量。