高超声速飞行器日益成为航空航天工业的研究热点。高超声速飞行器技术的发展离不开数字化设计方法,数字化设计方法依赖精确的数值仿真模型,而模型的建立与校验又离不开大量测量实验数据。高超声速流场是高度非均匀、非定常复杂流动,流动参数变化很大,对测量技术要求很高。由于我国的风洞设备普遍仅装备了测力天平、热电偶和压力传感器等传统接触式设备,这些测量手段只能测量飞行器模型表面的温度和压力,无法给出高超声速流场边界层中的精细结构,导致获得可靠计算和实验验证结果的难度增大。平面激光诱导荧光光谱(Planner Laser Induced Fluorescence,PLIF)技术是目前应用最广、最有前景的流场可视化测量手段之一,具有非接触(不干扰流场)、高时空分辨(ns级时间分辨、μm级空间分辨)、示踪剂跟随性好等优点。面向高超声速流场测量需求,论文开展了甲苯PLIF流场显示方法研究。首先,通过激光诱导荧光光谱理论分析,研究了激光诱导甲苯荧光信号强度与激光能量、甲苯分子数密度、压力、背景气体组分等参数的关系。其次,在理论研究的基础上,设计并构建了甲苯PLIF流场显示系统,主要由激光器及光路系统、示踪剂发生系统、信号采集系统和时序控制系统组成。其次,应用流场显示系统,对甲苯光谱特性及激光能量、延时、甲苯粒子数密度等系统参数对荧光信号强度的影响规律进行了实验研究。最后,在常温、常压、激光能量恒定、背景气体为氮气的应用条件下,开展了PLIF流场显示实验研究,清晰展现了流场瞬态结构,获得了流场密度空间分布规律。论文工作为高超声流场显示技术研究奠定了基础,为高超声速流场数值仿真模型发展提供了支撑。