高速等离子体射流在多个领域都发挥着不可或缺的作用。等离子体射流不同于常规的气体或液体的流动，其内部的电离状态、丰富的反应活性、多样的特征尺度、热平衡与非平衡共存等特点导致传统测速方法难以应用。为此本文开展了二维特征信号图像测速法（SSIV2D）的研究，特征信号图像测速法通过将羽流光强波动作为示踪信号来测量速度，从而拥有更好的流体跟随性和测量精度。

        本文首先将一维特征信号图像测速理论扩展至二维，用于测量射流速度分布。详细介绍了SSIV2D方法的计算流程，并讨论了在计算过程中参数选择的基本准则。随后介绍了低压直流电弧的实验系统，主要包括等离子体射流产生与特性测量系统。在放电过程中，实时记录射流电流电压波动曲线，采用光谱仪和高速相机捕获羽流发光强度的波动。

        二维特征信号图像测速方法在低压（约100 Pa）超声速等离子体射流的实验环境中得到验证，通过追踪射流内禀波动与人工引入的扰动，成功测量了羽流的二维流场速度。结果显示，流线分布与膨胀区的特征相符，通过跟踪人工施加扰动得到的速度分布和大小与放电参数下的射流流动特性相吻合。为进一步证实SSIV2D方法的有效性，将其测量结果与静电探针组获得的速度数据进行了比较。两种方法得到的速度值呈现出良好的一致性，为SSIV2D方法作为二维测速技术的可行性验证提供了强有力的支持。此外，该比较分析还突显了SSIV2D方法在捕捉可压缩等离子体流场动态中的优势。SSIV2D方法的发展和验证丰富了等离子体流场测量的技术手段，为工业领域中等离子体流动控制与优化提供了一种新的工具。

        其次，本文基于特征信号图像测速技术，对不同工况下（电弧电流、气流量）以及多组分（氩-氦）等离子体的射流速度进行了测量，以进一步研究该技术在可压缩等离子体射流中的测量效果。通过使用696.5 nm窄带滤光片，进一步提取了混合气体等离子体射流中单一谱线所对应的射流速度。分析结果显示，在相同的工况（即相同的电功率、气体质量流量及背景气压）下，氩-氦混合等离子体射流的平均速度显著高于纯氩等离子体射流速度。此外，对于氩-氦混合等离子体射流，基于整体光强波动测得的射流速度明显超过了仅对应于Ar I特征谱线的组分传播速度。该结果表明，SSIV技术不仅能够测量流场的平均速度，还能够区分不同组分的速度场，展示了其在复杂流场测量中的高度适用性和优越性。