危岩体稳定性计算是危岩体崩塌地质灾害防治的关键，提出科学准确的危岩体稳定性计算方法对预测危岩体崩塌具有重要的现实意义。拟静力法进行危岩体爆破动力稳定分析，不能真实反映危岩体形状、尺寸及爆破地震频率、初相位等因素对动力荷载实际作用情况的影响。针对倾倒式危岩体，在传统极限平衡和条分法的基础上，考虑了危岩体形状、几何尺寸、爆破地震波频率和入射初相位等因素，建立了考虑尺寸效应的爆破动力稳定分析方法，利用MATLAB软件编制了相应计算程序。算例验证结果表明：计算出的稳定性系数随爆破地震入射初相位的变化呈现一定周期性规律变化，在参数一定的情况下，运用本文方法和程序计算出的危岩体最小稳定性系数与传统拟静力法计算结果比较接近，但均略大于传统拟静力法计算结果，相对差值在5.1%~8.2%之间，符合尺寸效应的讨论结果，计算方法和程序是合理有效的。在条分数取值为1时，所编制的程序计算结果等同于按照传统拟静力方法分析危岩体爆破振动动力稳定性。研究成果可为危岩体爆破动力稳定分析评价、工程建设中危岩体灾害防治以及控制爆破提供一定的参考和依据。

针对一些光轴稳定性要求较高的高空使用战斗机挂载光电系统，分析了光学系统设计中提高光轴稳定性的几点要素，给出了消热差公式的条件，推导了景深公式，并给出了四种提高途径：采用较大温差范围的光学全被动补偿无热化设计、降低公差灵敏度、提高结构件的刚度和强度、使用景深调焦机构(满足较大作用距离的机载高低空使用要求)。介绍了一种小型机载近红外无热化变焦系统的设计思路。该系统采用光学补偿，有4个透镜组(最后一组为景深调焦机构)，在-55~70℃温度范围内均具有较好的像质、较宽松的公差特性和较好的光轴稳定性。

为了实现下落液滴在颗粒层内渗透流动的三维快速测量, 本文开发了一种基于激光-荧光-高速相机的光学测量系统, 用以拍摄记录不同时刻颗粒层内液体的分布形貌。该系统由三个部分组成, 首先, 液滴和颗粒层在撞击渗透系统中接触, 采用折射率匹配方法减少光学散射; 其次, 光学信号采集系统拍摄记录颗粒层内液体的形貌分布随时间的变化, 通过改变拍摄截面, 可以实现准三维测量; 最后, 在数据处理系统中使用Matlab程序完成对实验数据的分析, 可以获得液体在层内不同方向上距离、速度和加速度的时空分布, 进一步为流体在颗粒层渗透时的受力、动量和能量变化的动态理论模型的建立和验证提供支撑。实验系统的空间分辨率达到0.02 mm, 时间分辨率达到0.5 ms, 满足渗透过程测量稳定可靠、高时空分辨率的要求。

在电力系统中，利用计算机视觉和图像处理技术对避雷器进行故障检测，在保障电力系统的安全运行方面具有非常重要的作用。提出了一种基于红外图像的避雷器故障检测方法。该方法首先对输入图像进行预处理，利用尺度不变特征变换（Scale-invariant feature transform，SIFT）描述子和K-means++算法训练视觉字典精确定位避雷器，然后利用线性谱聚类对选择出的区域进行分割，最后通过分析避雷器热像的特征，实现避雷器故障的检测。实验结果说明所提出的算法可以有效地检测避雷器故障。

在电力系统中，利用计算机视觉和图像处理技术对零值绝缘子进行检测，对保障电力系统的安全运行具有非常重要的作用。提出了一种基于红外图像的零值绝缘子自动检测算法。该算法首先对输入图像进行预处理，利用GLOH描述子结合机器学习精确定位绝缘子，然后利用图谱方法提取图像的边界点，并搜索初始轮廓线作为初始值，利用GVF Snake模型检测绝缘子串的精确轮廓线，以分割绝缘子，最后通过分析统计直方图，实现零值绝缘子的自动检测。实验结果表明，所提出的算法可以有效地检测零值绝缘子。

用彩色数码相机拍照结合图像处理的诊断方法研究了铝、硼纳米颗粒的燃烧特性和机理, 得到了铝、硼纳米颗粒火焰的形貌特征、温度分布及着火时间等。燃烧实验中使用多元扩散平焰燃烧器(Hencken 燃烧器)提供可控的高温环境, 利用固体颗粒乙醇溶解-超声分散-雾化-干燥的给粉方式产生高分散的纳米气溶胶, 并在不同工况下对纳米颗粒火焰进行拍照。从所得彩色图片中提取红、绿、蓝三色通道信号, 结合普朗克辐射定律获得颗粒的辐射强度信息及温度信息。结果表明: 不同环境温度会导致不同的颗粒变温历程。高温环境下铝、硼颗粒经着火后颗粒温度逐渐下降, 而低温下由于氧化层多晶相变的影响铝颗粒温度先缓慢升高而后缓慢下降, 硼颗粒温度则几乎维持恒定。硼颗粒着火过程可分为着火延时和着火两个阶段, 通过火焰图像定义了相应的时间, 测得的硼颗粒着火延迟时间为1.17~2.98 ms, 着火时间为0.31~0.85 ms。

在煤和生物质燃烧过程中,燃料中的碱金属元素会发生气态释放,并在随烟气降温的过程中凝结,产生热力设备结渣、腐蚀、积灰等问题,影响设备的安全运行.激光诱导击穿光谱(LIBS)技术是测量煤/生物质火焰中碱金属元素分布的有效手段.建立了一套火焰场内K元素的LIBS测量系统,分别测量了不同ICCD门宽时间条件下火焰场内K元素的火焰发射光谱(FES)信号和LIBS信号,并计算、比较了二者的信号强度随测量系统ICCD门宽时间变化的规律.实验结果表明,相同ICCD门宽时间条件下,火焰场内K元素LIBS信号强度显著高于FES信号强度.随着ICCD门宽时间的增加,二者的信号强度均逐步增加,但是二者的增速变化规律并不相同:K元素LIBS信号强度的增加速度呈现出先快后慢的变化规律;K元素FES信号强度则呈现出线性增加的规律.同时,相同ICCD门宽时间条件下,K元素LIBS信号强度与FES信号强度的比值在ICCD门宽时间为0～8 μs的范围内迅速升高至约4;之后,随着ICCD门宽时间的增加,该比值缓慢下降并逐步趋近于1.通过分析火焰场内K元素FES对LIBS测量影响的原理,提出了合理选取LIBS测量系统ICCD门宽时间,使得K元素LIBS信号强度与FES信号强度的比值最大化,从而降低K元素FES对LIBS测量影响,优化了提高火焰场内K元素LIBS信号测量准确度的方法。

当使用激光诱导击穿光谱技术(LIBS)测量火焰场内碱金属元素时，等离子体内碱金属原子所发出的LIBS信号，会受到等离子体外火焰中基态碱金属原子的吸收，影响测量精度。基于Beer-Lambert定律和CH4-空气火焰场内气态含K物质的热力学平衡原理，建立了火焰场内K元素LIBS信号的原子吸收模型，并分析了实际生物质颗粒燃烧K元素释放浓度范围内，火焰气氛、K元素浓度分布以及总K浓度对火焰原子吸收效率的影响。研究发现，随着O2/CH4的摩尔比值的增加，火焰中热力学平衡状态下K原子占总K的比例从约25%逐步降低，火焰原子吸收效率也从86.8%逐步降低。当O2/CH4的摩尔比值大于2时，火焰尾气中会存在剩余O2，此时火焰内K原子的吸收效率均低于13%。同时，火焰中K元素浓度分布以及总K浓度的合理调整亦对火焰原子吸收效率具有降低作用。在此基础上，提出了创造氧化性气氛、调整K浓度分布来降低火焰原子吸收效率和提高LIBS测量精度的解决途径。

对比了不同温度以及HNO3， HNO3/H2O2， HNO3/HF和HNO3/HF+H3BO3等四种用酸对煤样微波消解效果和元素检测的影响。 以SARM20作为煤标准物质。 建立了一套两步微波消解及多元素检测方法。 即用9 mL的HNO3与1 mL的HF分解0.1 g煤样， 再加入10 mL 4%(ρ)的H3BO3中和过量HF及氟化物沉淀。 使用ICP-OES检测Al， Ca， Fe， Mg， K， Na， S， Si， Sr和Ti等十种矿物元素， 元素回收率在87.5%～98.8%；使用ICP-MS检测Li， Be， Sc， V， Cr， Mn， Co， Ni， Cu， Zn， Ga， As， Se， Zr， Sn， Cs， Ba， Ce， Eu和Pb等20种重金属元素， 元素回收率在85%～112.5%。 各元素检测的RSD均小于3%。

分别采用HNO3, HNO3/HF和HNO3/HF+H3BO3三种不同消解用酸微波消解石膏样品。 用ICP-OES检测石膏中的Al, Ca, Fe, Mg, K, Na, S, Ti, Si和Sr, 用ICP-MS检测石膏中的V, Cr, Mn, Zn, Se和Ce。 采用GBW03109a, GBW03110和FGD-2作为石膏标准物质。 检测值与样品标准值的对比结果表明, 使用HNO3/HF+H3BO3样品消解最完全。 建立了用9 mL HNO3和1 mL HF分解0.2 g石膏, 再加入10 mL 4%(ρ)的H3BO3中和过量的HF及氟化物沉淀的两步微波加热消解方法。 该方法检测3种石膏标准物质时, 元素回收率为88%～112%, RSD均小于3%。 利用该方法测定了3种实际燃煤电厂脱硫石膏样品中的元素含量。