考虑到环类锻件内壁状态对于保证工业的生产安全具有重要作用, 而基于红外光谱的测温方法可以大大提高测温精度, 因此研究基于红外光谱的环类锻件内壁状态监测方法具有重要的意义。为了实时掌握环类锻件的内壁状态, 提出一种红外光谱环类锻件内壁状态监测方法。首先利用红外光谱构建了三级FP型LCTF的测温系统, 通过获取锻件表面辐射的两个单一光谱运用红外双色测温原理实现锻件表面温度的测量。相比传统的测温方法大大提高了锻件表面的测温精度。其次在拉普拉斯导热微分方程的基础上, 运用分离变量法建立了环类锻件内壁状态监测模型;结合红外光谱测温系统测量的温度数据和锻件自身参数信息, 实现了环类锻件的内壁状态监测;最后通过仿真实验验证了所提出方法的可行性, 实现了环类锻件的内壁状态监测, 为保证环类锻件的正常运行提供了理论依据。

提出一种长波红外光谱的温度场测量方法。 将谱色测温原理与三级Fabry-Perot(FP)型Liquid Crystal Tunable Filter(LCTF)相结合， 并对测温理论模型中三组非线性相关方程组所得的解进行了优化， 以进一步减小误差， 使测量值更加客观、 真实； 然后运用液晶双折射可调谐滤光原理， 制作了三级FP型LCTF滤光系统， 该系统在一定的长波红外光谱范围内实现了波长的任意调谐， 从而保证测温系统的响应快速、 准确。 该方法测温前无需知晓被测物发射率， 且能有效抑制背景光辐射和环境光源对测温精度带来的影响， 保证了测温结果的准确性。 最后通过matlab仿真软件验证了滤光系统所得红外光谱符合系统设计要求， 并通过实验验证了该测温方法的可行性， 测温准确性较之传统的单波段红外热像仪得到了提高。

为了实时掌握热处理过程中锻件温度场的变化情况, 提出一种基于红外光谱大型筒类锻件温度场检测方法。 在传热学的基础上, 运用分离变量法建立了大型筒类锻件热处理过程中的温度场检测模型; 利用红外光谱构建了基于三级干涉滤光器的大型锻件红外光谱测温系统; 结合红外光谱测温系统测量的温度数据和锻件温度场检测模型, 实现了锻件热处理过程中温度场的检测; 最后通过仿真实验验证了本文提出方法的可行性, 实现了热处理过程中锻件温度场的检测, 为热处理工艺的正确实施提供了理论依据。

针对大型热态锻件在锻造过程中表面有较厚的氧化皮包裹, 导致测温数据存在较大的误差, 提出了一种基于红外光谱的测温方法, 能有效的消除氧化皮层对测温的影响。 该方法通过接收锻件氧化皮表面辐射的红外光谱直接测量氧化皮表面的温度和发射率, 然后利用热交换公式推导求出被氧化皮覆盖的热态锻件真实温度。 为了更好的抑制接收的红外光谱中各种干扰光谱的透过, 提出了三级干涉滤光系统, 并利用光谱仿真获得一组最优间隙参数值, 提高了测温精度。 实验结果表明, 该测温方法能够准确测出覆盖有氧化皮高温锻件表面的温度, 满足测温精度要求, 验证了该测温方法的可行性。

针对回转类锻件视觉测量系统标定问题，本文提出了一种基于被测对象自约束特征的系统参数自标定方法。首先，利用筒类锻件和支撑轴的回转特性，通过共轴截面曲线圆环点和极线约束建立摄像机系统内参数约束方程，求解测量系统所有内部参数。其次，在求得的内参数矩阵的基础上，通过锻件回转轴和截面图像的成像特点建立测量系统外参数方程，求解测量系统外部参数。实验结果表明，该方法只需利用被测对象自身几何约束，不需任何标定板和标定块，标定过程简单有效。

目前红外测温方法难以消除复杂环境下外来辐射的干扰， 导致测温精度低， 设计了一种高精度的红外测温系统。 该系统提出了由宽带滤光片和三级干涉滤光器结合的滤光方法， 根据该方法对高温物体发出的近红外光谱进行滤光， 将高温背景光和环境干扰光滤掉， 得到两个单色光谱， 经红外探测器接收获得其辐射功率比， 通过计算得出物体温度。 该系统透过的单色光谱带宽仅有1 nm， 将透射光谱以外的背景光辐射和环境光源辐射抑制达8个数量级， 降低了因被测对象周围环境升温引起的测温误差， 提高测温系统的精度。 最后通过实验验证了该测温系统的可行性， 精度达0.2%。

提出一种基于单幅图像的回转类锻件三维重建方法。利用图像中提取的锻件截面椭圆求解圆环点图像，并结合极线约束建立绝对二次曲线像的三参数约束方程，进而求取相机的内参数矩阵。利用平行截面椭圆间的平面投影特性，进行回转体表面经线和纬线的求解，进而通过对经线进行校正实现被测锻件形状的三维重建。利用拉盖尔(Laguerre)公式进行截面椭圆可见区域求解，提出了一种等弧长纹理采样方法，解决了传统纹理提取中纹理分辨率不一致的问题。实验结果表明，在只利用被测对象自身几何约束，不借助辅助标定设备条件下，形状重建及纹理映射结果较为有效。

为了测量瞬时转速，对旋转体转速在空间坐标系中的关系进行了研究，并建立了旋转机械瞬时转速测量模型。利用线阵CCD技术设计了一种新型光学瞬时转速测量系统。该系统采用3级流水线结构对测量数据进行实时处理。测试结果表明，该方法解决了旋转机械瞬态性能分析中瞬态转速测量存在的缺陷，克服了传统转速测量方法在测量瞬时转速方面存在的不足．为瞬时速度测量提供了另一种思路。

为了测试太阳能电池温度,提出了光纤测量太阳能电池温度的方法.在分析温度与太阳能电池输出功率关系的基础上,利用光纤反Stokes Raman背向散射温度效应建立了光纤太阳能电池测温系统.系统中波长为905nm的激光器产生的激光,经过波分复用器、光纤传到太阳能电池中,其反射光经过光纤时受到温度调制,再通过波分复用器照射到光电探测器上,通过光电探测器检测出电池的温度.应用该系统测试出来的温度比间接测量的温度精度提高了2.5%,用该温度修正太阳能电池的输出功率,克服了温度造成的功率损失.结果表明,此方法将太阳能电池的输出功率提高了4%,为太阳能的广泛应用提供了基础.

为了提高激光多普勒测量固体运动参数的精度,提出了一种新型的非平稳信号分析方法,在算法中应用梯度下降方法推导出算法的系统方程,并且通过庞加莱映射给出系统稳定的存在条件。将该方法应用到激光多普勒测量50 m处固体面内位移的信号检测中,对多普勒信号进行处理,估计多普勒频移。测试结果表明,该方法能够准确检测激光多普勒信号,测出数据的相对误差小于0.7%。