尽管柴油发动机的燃烧经济效益要比汽油发动机高出许多,但是柴油机的碳烟排放量要远远高于汽油机,很多国家地区已经修订排放法案来限制柴油发动机的碳烟颗粒排放。燃烧所产生的碳烟对环境的污染十分严重。首先,人体呼吸碳烟后会导致肺部问题,严重情况下可能诱发癌症,尤其是直径不足几微米的碳烟颗粒不仅可以渗透到人类生活的室内区域,而且可以深度侵入人体呼吸系统。发动机排放是碳烟颗粒的重要来源,特别是在城市地区,低空排放减少了碳烟颗粒被气流转移或是消除的可能。碳烟颗粒还被认定为产生温室效应的关键来源,对环境温度变化和海平面的上升有着重要影响。不仅如此,碳烟颗粒对发动机本身也存在着影响。首先碳烟会影响燃烧设备所产生的火焰温度,同时碳烟辐射会增加燃烧室中各零部件温度,导致了仪器设备寿命衰减。因此,研究人员为了更好地理解碳烟在火焰中的形成和破坏过程从而找出控制碳烟生成的办法,需要对发动机产生的碳烟进行测量。本文首先基于能量守恒和质量守恒定律建立了激光诱导炽光法测量碳烟颗粒参数的模型,对激光加热过程中碳烟颗粒的粒径和温度的变化进行仿真计算,并且讨论了不同入射激光波长和入射激光能量对碳烟颗温度和粒径变化的影响,通过仿真模拟找出适合实验的激光能量和波长。仿真模拟计算之后,搭建激光诱导炽光法实验平台,建立了一套基于激光诱导炽光法及双色法测量碳烟颗粒体积分数的系统。该系统利用高能脉冲激光瞬间加热火焰中的碳烟颗粒,利用双色法计算碳烟颗粒温度,确定炽光信号与碳烟颗粒浓度的量化关系,通过Matlab中编写的程序计算出火焰中碳烟颗粒的体积分数以及二维分布。