燃烧场诊断实验是进行燃烧反应机理、分析燃烧过程、优化燃烧器设计、降低燃烧过程污染物排放等方面研究的必不可少环节。在燃烧过程中会产生大量的中间反应产物,它们都有特定的发光光谱,通过分析燃烧过程中的发光光谱是研究观察燃烧过程的直接而有效的技术手段,已经被广泛用于燃烧场诊断实验中。火焰化学发光光谱计算层析技术(Flame Chemiluminescence Tomography,FCT)是一种通过采集多方向的化学光谱投影然后由CT技术重建火焰瞬时发光分布的技术,其具有结构简单、非接触并能够实现燃烧场瞬态三维诊断的特点,是目前燃烧诊断实验技术的研究热点之一。本文以火箭发动机燃射流场为研究对象,设计研制了一套多方向FCT装置,通过该装置实现了燃射流场火焰瞬态三维结构重建。本文分别从以下几个方面进行研究:首先,根据实验需求和现场状况,进行了 FCT装置的机械结构设计,设计实现了包含12个相机的投影采集装置、离线和在线多方向标定装置。其次,对FCT装置的多方向标定技术进行研究。先提出了一套手动选取加灰度重心定位的标定点定位程序。在此基础上,又提出了基于Radon变换的自适应标定点提取算法,实现了 FCT多方向标定图像上标定点的自动提取,大大地提高了工作效率。随后,本文进行了基于透视成像模型的多方向标定实验,同时将三阶多项式标定模型应用于FCT多方向标定技术中,编写程序并进行了实验验证。实验结果表明,基于三阶多项式模型的标定相对于基于透视成像模型的标定在标定点重投影精度上有较大的提升。最后,在上述工作的基础上进行了火箭发动机燃射流场的FCT诊断实验。通过12个相机对燃射流场的尾焰进行了多方向投影图像的采集,然后根据多方向标定的结果,进行燃射场瞬态结构的三维重建。通过本文的工作为燃射流场燃烧诊断技术提供了理论基础和工程技术参考。