针对海洋剖面观测的需求和传统投弃式海洋温度剖面测量仪(XBT)存在的问题,提出一种基于光纤布拉格光栅-长周期光纤光栅(FBG-LPG)级联结构的光纤海水温深剖面传感器(光纤XBT),设计了传感器光路,利用光纤端面反射镜简化了光路结构,通过调整反射率优化了系统性能。实验表明,当光纤端面反射率在48.8%~72.5%时,FBG和LPG的谐振峰相对强度较为合理,整体光谱波形较好,利于解调。

光纤光栅是光纤传感和光纤通信领域的重要器件之一, 光纤光栅的级联因其特性新颖一直是研究的热点。着重介绍了光纤布拉格光栅-长周期光纤光栅(FBG-LPG)级联结构在包层模式再耦合、边缘滤波和独立级联3方面的研究进展, 讨论了各自的技术难点, 并提出了改进意见。针对透射型FBG-LPG光路复杂的问题, 提出一种反射型FBG-LPG独立级联结构, 简化了光路, 优化了系统性能, 并进行了实验验证。在此基础上展望了FBG-LPG级联结构的发展趋势。

提出了一种用于火炮炮膛轴线偏离射面的角度测量的数字化测试系统，该系统基于激光跟踪仪空间点坐标测量原理，通过对火炮身管指定点三维坐标的测量，结算出调炮前后空间直线方程，从而计算出火炮偏离角，并针对目前GJB方法对火炮炮膛轴线偏离射面的偏离角度测量方法中存在的精度不高、效率低、工作人员多、结构分散等问题进行了分析。与现行GJB方法进行测量实验比较，实验数据表明使用该方法对火炮偏离角进行测量，效率和精度都有明显提高。

针对瞄准镜在射击前后会有一定的变动量即零位走动量。文中介绍了一种测量零位走动量的方法, 该方法采用CCD测量总的零位变化量, 再通过光电自准直仪测量出重复装卡时产生的误差, 两者的差值即为纯粹的零位走动量。针对之前无法剔除重复装卡引起误差的方法, 该测量方法的优势在于可以测量纯粹的零位走动量, 通过对工作原理的介绍以及实验分析, 结果表明, 白光瞄具的纯粹零位走动量[σ]值不大于6.48″(0.03 mil); 该方法所测得的零位走动量精度高, 符合技术指标要求。

为满足红外瞄具零位走动量数字化、高精度的检测需求，设计了基于电荷耦合器件(CCD)机器视觉技术的红外瞄具零位走动量检测系统。提出一种新的零位走动量检测模型，依据检测系统的技术指标及要求，设计了离轴抛物面反射式准直光学系统及针孔靶。为减小由相机倾斜引入的测量误差，建立了相机姿态自适应校正模型，并首次将其应用于零位走动量测量中。设计了图像判读软件，采用重心法对靶标中的圆斑中心进行定位，利用泽尼克矩的旋转不变性，对边缘像素点进行细分。成功研制了一台样机，加工装调后进行了测试实验，结果表明，系统的不确定度优于0.02 mil，能有效避免由相机倾斜引入的测量误差，满足红外瞄具零位走动量数字化、高精度测试要求。

针对目前国家军用标准(GJB)方法对火炮炮膛轴线偏离射面的偏离角度测量方法中存在的精度低、效率低、工作人员多、结构分散等问题，提出了一种新型火炮偏离角度的测量方法。方法基于三维(3D)激光雷达空间点三维坐标测量原理，采用火炮身管粘贴标准靶球，通过测量标准靶球空间点的球坐标解算出调炮前后两条空间直线方程，并经空间向量投影，转换为在投影面上进行直线方程的求解，进而求得火炮偏离角，并用微分法进行测量精度分析及计算。分析了该方法的原理、测量过程并与现行GJB方法进行比较，实验数据表明使用该方法对火炮偏离角进行测量的效率和精度都有明显提高。