闪急沸腾喷雾油滴的直径及速度分布对直喷汽油机缸内混合气的形成有重要影响。基于Mie散射的干涉粒子成像(IPI)技术是一种目前倍受关注的粒子场测量技术,它是通过测量粒子散射光干涉条纹频率或聚焦两点像间距得到粒子尺寸大小。结合粒子跟踪测速(PTV)技术,可同时实现粒子尺寸、空间分布和速度测量。本文对基于IPI聚焦像的闪沸喷雾场粒子尺寸速度测量,从理论、算法和实验三个方面进行了研究,所做的主要工作如下:1.基于IPI粒子尺寸测量的基本原理,给出了条纹圆尺寸计算表达式,分析了影响粒径测量的因素,粒子聚焦像和离焦像的中心差,粒子像位置与聚焦像和离焦像几何位置差,以及其与粒子位置及粒径的关系。基于IPI模拟模型,确定了提取的聚焦像和离焦像的位置坐标是粒子像的几何中心坐标,从而得到粒子的实际位置坐标。2.提出一种基于相关方法的聚焦像定位和粒子跟踪匹配的改进算法。该算法是结合质心法和序列模板匹配法,实现亚像素的粒子定位,利用互相关和两帧粒子跟踪匹配方法,实现高准确率的粒子识别匹配,并进行了模拟。研究结果验证了该方法的有效性。3.搭建了两相向光束照射,在散射角90o方向记录的IPI聚焦像实验光路系统,结合PTV技术,实现了喷雾液滴粒径和速度的同时测量,给出了在不同位置和不同工况条件下正庚烷燃油喷雾场粒径和速度分布。实验结果揭示了闪沸喷雾的基本规律,喷雾的闪急沸腾现象对喷雾场粒径的空间分布具有决定性的影响,对油滴的速度分布不具有决定性的影响。气流的卷吸作用和液滴之间的碰撞与聚合作用对粒径空间分布有重要影响。在剧烈闪急沸腾阶段,油滴中气泡的微爆作用促进了燃油的雾化,从而形成较为均匀的粒径场。研究结果表明,本文提出的算法具有很高的测量精度、匹配率和鲁棒性。