本发明公开了一种喷油嘴内部空穴流动可视化试验装置，包括背压系统、气体循环系统、温度控制系统、燃油喷射系统，背压系统包括高压氮气、背压腔体、气体流量控制阀门组件、第一压力变送器，气体循环系统包括滤清器、气体循环压缩机、耐压气瓶、气体控制阀门、第二压力变送器、电控稳压器，温度控制系统包括温度控制单元、换热器，温度控制系统用于保证背压腔体内的温度恒定，燃油喷射系统包括比例放大喷油器、比例放大喷油嘴。本发明有效消除了现有技术中雾化柴油模糊背压接收腔体窥视窗口的问题，从而有利于实验进一步开展；本发明中采用透明比例放大喷油嘴，从而使一定背压条件下柴油机燃油比例放大喷油嘴内部流动的可视化试验成为可能。