燃油喷雾特性直接影响着柴油机的燃烧和排放，研究人员通常希望在测得雾滴尺寸的同时，获得雾滴的速度特性，这对于研究燃油的微观雾化机理具有重要的意义。 本文开发了一种基于灰度自相关法和灰度差分法的粒子图像速度粒度场仪PIVS（Particle Image Velocimertry&Sizer）查询系统，并根据测量方法的原理，开发了相应的算法，使之与已有的基于声光调制器的PIVS成像系统实验平台相配套，实现速度、粒度的同场测量。本文主要展开了以下几个方面的研究工作： 1．提出了两种PIVS查询系统图象预处理思路。根据实拍的PIVS实验图象的处理要求，本文提出了分别适用于理想的灰度自相关方式及灰度自相关方式处理要求的两条图象预处理思路。成功实现了在不改变实验图像中粒子像点大小及灰度值的情况下，对其进行背景降噪。预处理效果可以基本满足实用的要求。 2．理想的灰度自相关理论模型的建立及算法实现。本文从理论上证明了两次曝光激光光强不变的情况下，单个查询区域内不同粒子两次曝光像点其灰度总和的比值为常数这一假定。并通过对模拟图象的处理，证明了查询算法的可行性、正确性和有效性。 3．灰度自相关法理论模型的建立及算法实现。本文提出了一种基于灰度自相关法的PIVS查询系统优化模型，并据此开发了相应的PIVS查询算法。解决了现有PIVS成像系统拍得的实验图象在进行传统自相关处理时遇到的无法选取正确的相关峰值的问题。另外，灰度自相关法还充分考虑到了实拍PIVS实验图象中单个查询区域内粒子两次曝光像点灰度值的不均匀性，通过对各种情况下模拟的及实拍的PIVS实验图象的处理，证明了本文所开发的PIVS查询系统已经具备了一定的实用性。 4．灰度差分法测量粒子真实粒径的算法实现。本文成功的将灰度差分法测径与理想的灰度自相关及灰度自相关两种测速方式相拟合，实现了速度粒度的同场测量。使PIVS查询系统在粒度测量方面，不仅可以测得粒子像点的像素面积和等效直径，还可以测得粒子的真实直径。 5．PIVS查询系统的优化分析。本文还对已有的基于灰度统计频数法的PIVS查询系统和本文所开发的PIVS查询系统做了对比分析。从而对本文所开发的PIVS查询系统所取得的优化效果，做了一个定性的评估，并为以后PIVS查询系统的进一步优化和成像系统的进一步改良提出了许多建设性的参考意见。