在流动传热传质问题的研究领域中,对流场尤其是气体浓度场、温度场等重要参数的瞬态、定量测量具有十分重要的意义,近年来,高速相机及数字图像处理算法的发展促进了背景纹影法这一流动显示技术的发展。作为一种实现简便、移植性良好的光学方法,背景纹影法不仅可以直观展现流场的细节,同时还具有良好的定量化测量流场密度的能力,成为了某些流动问题的独特测试方法。本文在背景纹影法的基础上,结合Radon逆变换原理、高速摄影技术和图像处理技术,并针对微观流场高速拍摄中存在的对焦问题对背景纹影光路进行了相应的改进,对挥发性液滴撞击壁面过程中蒸发产生的瞬态蒸汽浓度场进行了测量,对热空气射流的温度场进行了测量。首先,本研究使用背景纹影系统实现了挥发性液滴撞击壁面过程中蒸汽浓度场的测量。在研究液滴蒸发的物理机制的过程中,了解单个液滴周围的蒸汽的定量分布信息对于理解蒸发过程非常重要,但目前尚缺乏定量测量蒸汽浓度场的实验技术。本研究通过采用背景纹影法实现了挥发性液滴撞击固体壁面时的瞬态浓度场。与其它浓度测量方法相比,该方法能够在较高的采样率下准确地测量快速演化的蒸汽浓度场。结果表明,液滴撞击过程中蒸汽云形成的复杂结构是流体惯性、流体蒸发、蒸汽扩散、蒸汽对流和液滴形状演变相互作用的结果。此外,由于强对流作用,液滴周围的蒸汽分布形态与传统纯扩散模型预测的半球形分布有着明显区别。即使是在液滴铺展的后期,当液滴达到静态形状时,蒸汽云也并非半球形,而是呈现扁平半球形,这是比空气密度大的蒸汽在重力的作用下发生自然对流运动的结果。此外,本研究使用背景纹影法结合Radon逆变换对热空气射流的温度场进行了测量。通过将背景纹影法测量得到的射流温度场与热电偶测量的单点温度对比,发现该方法的测温准确度高。与热电偶为代表的接触式单点测温方式相比,该方法是一种优秀的全场温度测量方法,还能够在较高的采样率下准确地测量气体温度场。