为解决传统接触式测温中存在的破坏温度场、装置布线不便且需要回收读数等问题, 设计了一套瞬态温度测试装置。该装置基于比色测温原理, 主要由光学系统、二象限探测器、光电放大电路以及单片机STM32组成。其中利用STM32单片机设计了无线数据传输模块, 以保证实验数据的实时传输与测试温度的实时显示, 大大削弱了测试环境的影响, 提高了装置的易用性。利用该装置在实验室环境中进行了瞬态温度的测试实验, 并与红外测温仪进行了实验结果的对比。选择了其中6个时间节点进行了测试结果的分析, 结果表明: 比色测温装置与红外测温仪的相对误差均小于1.2%, 能够满足温度测试的需求。

针对电磁超声测温需求, 利用串联的功率MOSFET为开关器件, 设计一种同步驱动MOSFET的新型高速高压脉冲激励电源。该电源通过现场可编程门阵列(FPGA)产生脉冲触发信号, 经专用驱动电路驱动功率MOSFET实现幅值0~1.5 kV、脉冲频率10 Hz~1.5 kHz、脉冲宽度3~30 μs及脉冲个数在1~100的内高压的精确控制。实验数据表明, 该电源系统设计合理, 上升时间达到纳秒级, 基本能满足电磁超声应用要求。

传统的可溯源热电偶动态校准系统采用CO2 激光器作为光源，存在着光路调节不便、激光光斑能量分布不均匀的特点，无法保证传感器均匀加热。半导体激光器的光源具有输出光斑能量稳定、均匀、发散角较大的特点。利用Zemax 软件对光路进行优化设计，选取合适的光纤和透镜进行耦合，精简了可溯源热电偶动态校准的光路设计，使激光光路调控更加方便，保证了热电偶的均匀加热。实验结果表明：这种设计大大降低了光路调节难度，提高了激光的利用率，为热电偶的动态校准提供高质量的激光光源。

阐述了噪声等效温差、传递函数等相关概念,提出了高温背景下红外热像仪的噪声等效温差具体测试方法和实施过程;采用黑体炉,在背景温度825℃下对MCS640 型红外热像仪的时间和空间噪声等效温差进行了测试和分析;结果表明,空间NETD 为该型热像仪的主要影响.

在气体浓度检测过程中采用特征光谱吸收法时, 提高气体浓度检测精度常常需要采用高质量窄带激光器并调制其波长使其对准被测气体特征吸收峰的方法, 这样大大增加了对激光器的要求及系统成本。 为了在采用原有便携式、 低成本固体激光器的条件下获取更高的检测精度, 设计了转换窗差分吸收光学结构以及特征吸收差分比例算法。 分析了特征波长位置选择的依据, 给出了实现该处理算法的步骤。 系统利用转换窗与吸收气室组合的方法, 将非特征吸收峰位置上的光强响应通过求比值的方法约掉, 从而实现了与采用窄带激光器对准特征吸收峰位置相近的检测效果。 实验采用MW-IR-1650型红外激光器、 SSM17-2型步进电机控制模块、 C30659型红外探测器等器件, 对不同浓度的甲烷气体进行测试, 结果显示在200～5 000 ppm之间测量相对误差基本在2.0%以内。 证明了该系统具有较高的检测精度及稳定性。

为了解决阻燃镁合金的关键参量燃点测试的难题, 采用比色测温法进行了理论分析和实验验证, 并设计了结构新颖的比色测温装置。提出了由测温装置接收光辐射能量的突变点判断镁合金何时起燃, 从而求出燃点温度; 由中温黑体炉对系统进行静态标定来获得静标系数; 而用电加热薄片电阻法来点燃镁合金, 具有操作简单、节省时间和实验原料的优点。通过对含Nd质量分数为0.0075的AZ80镁合金燃点进行了测试, 比色测温装置和红外测温仪的测量结果分别是1164.7K和1148.2K, 其相对误差为1.4%。结果表明, 比色测温法成功解决了镁合金燃点测试难的问题, 且对阻燃镁合金的相关研究及镁合金冶炼的在线监测具有较重要的参考价值。

为了提高热电偶动态校准的准确性, 采用半导体激光器、红外探测器和被校准热电偶组成新的热电偶动态校准系统, 分析了动态校准中红外探测器静态校准目的。根据反向传播神经网络原理, 确定了反向传播神经网络的结构和参量, 同时针对普通K型铠装热电偶进行了动态校准实验, 得到红外探测器静态校准数据,由此数据采用最小二乘法和反向传播神经网络分别进行数据的非线性拟合, 对两种方法的拟合结果进行了分析, 并给出了拟合曲线。结果表明, 在样本数据少、分布不均匀的情况下, 反向传播神经网络拟合效果优于传统的最小二乘法, 减小了由于数据拟合所带来的误差, 能够更加准确地获得热电偶动态特性, 实现热电偶动态补偿。这一研究结果对于热电偶动态特性研究具有重要的参考价值。

介绍了利用大功率半导体激光器发出的脉冲激光作为激励源，使被校准热电偶表面产生温升，用响应速度快的红外探测器和对被校准热电偶同时对此温度变化信号进行探测，由于红外探测器的频率响应优于被校准热电偶频率响应，因此，以前者测得的值作为真值来校准后者的动态校准系统。利用该系统对普通K型铠装热电偶进行了动态校准，得到红外探测器和被校准热电偶温度-时间的曲线。热电偶补偿环节采用动态补偿滤波器进行建模，由测得的数据曲线来确定滤波器的阶次和参数，从而确立模型结构，并利用交叉检验法检验模型的正确性。试验表明: 通过动态补偿模型减小了热电偶的动态误差，使之更接近于实际值，并给出了普通K型铠装热电偶补偿曲线。

针对比色测温技术的输入与输出的非线性特性导致难以自动化的问题，设计了一种新颖的智能比色测温系统，介绍了该系统的测温原理及结构，提出利用查表法和对分搜索进行软件设计，采用插值计算来确定温度，从而实现两路输出电压向温度值的智能计算。它具有体积小、响应快等优点，且大大减小发射率变化带来的干扰，能够实时显示温度，保证了较高的测温精度。

针对纯镁及镁合金的燃点难判定及热电偶测量破坏被测温度场分布、使用寿命短、难以小型化等问题，设计了一种新的比色测温装置。介绍了装置的基本结构及测温原理；提出了根据装置接收的两路光辐射变化的拐点来确定其起燃时间的方法，其对应温度即为燃点温度；利用光纤光谱仪测量纯镁燃烧前后的光谱作为系统波长和带宽选取的参考，计算发射率比值并将其用于温度修正；利用中温黑体炉对比色测温装置进行静态标定，获得静态灵敏度系数；最后以CO2激光器作为热源来点燃纯镁和镁合金AZ91D，同时用比色测温装置和红外测温仪进行燃点测试。实验结果表明，纯镁和镁合金AZ91D测量结果的相对误差分别为1.43%和1.08%。