激光诱导击穿光谱（LIBS）技术以其在线、原位、实时、多元素分析等特点，被应用于烧结矿混合料成分的快速检测。在工业现场中，经过配比后的烧结矿混合料含有一定的水分。笔者通过配制不同含水量的烧结矿混合料样本，研究了混合料中的含水量与光谱强度之间的关系，建立了烧结矿中Fe、Ca、Si、Mg等4种元素的定量分析模型，结果发现含水量对结果的稳定性和准确性都产生了严重影响。在此基础上，笔者提出了一种基于谱线强度相关性匹配的光谱标准化（SICMS）方法，对不同水分区间下的光谱进行修正，将其转换到标准水分区间内的光谱。实验结果表明：样本中的含水量与光谱强度均值之间存在一种线性关系，可以用光谱平均值间接地表示含水量；采用所提光谱标准化方法对不同水分下的光谱进行修正，可以明显提高定量分析结果的稳定性和准确性。

在迈克耳孙式干涉光路的基础上结合高速摄像和采集系统，利用时域散斑干涉测量技术，实现了瞬态三维形变场的实时测量。物体发生形变时会产生一个时变的散斑干涉场，通过连续采集的散斑干涉图序列便可得到各个像素点的一维时域干涉信号，即光强随时间的变化关系。在利用经验模态分解对干涉信号进行降噪处理之后，借助于希尔伯特变换的相移作用完成信号相位的解调，并在时域中进行相位展开，最终通过逐点分析获得全场的相位分布。为了验证该方法的有效性，对由压电陶瓷驱动的瞬态离面形变进行了测量。结果表明，该方法可在1000 frame/s 的采集速度下实现动态形变的实时测量。与传统相移法相比，该方法结构简单，易于实现，在时间和空间上都具有较高的分辨率。

提出了一种二维点列式激光多普勒测量方法, 用于捕捉轨迹有一定波动范围的空间运动物体的速度信息。该方法使衍射光栅产生的多束相干光在空间某探测位置相交,从而形成一个结构可调的二维探测体阵列。当物体轨迹的波动量在二维阵列范围内时,系统即可以获得其速度信息。与扩展光束型的多普勒测速系统相比,该方法具有空间分辨率高及能量集中等优点,因此可以用于远距离探测。另外,对固体表面散射光的多普勒信号进行了分析及模拟。结果表明：测量结果与模拟结果相一致,且经频谱校正后的平均误差可以达到1.63%。该系统结构易于集成,调节方便,适用于轨迹有一定波动量的空间物体的速度测量。

为了扩大传统剪切散斑干涉仪的检测视场，设计了一种反远距成像迈克尔逊式剪切散斑干涉系统。采用负透镜组与标准成像镜头组成反远距成像系统，分析了光路的成像参量，并利用ZEMAX软件进行了模拟; 讨论了发散光路时间相移的非均匀性，采用等步长相移算法进行相位解算可以弥补非均匀误差; 并对中心加载的橡胶平板进行了测量。结果表明,该系统能有效地扩大成像视场，采用3片焦距为-75mm的平凹镜片可以实现70°视场角的散斑干涉检测，通过调整平凹镜片的焦距和数量可以实时调整成像视场。

针对大面积的动态检测对大视场角散斑干涉技术的需求，研究了一种基于4f成像的大视场载频散斑干涉系统。该成像系统由前置广角镜头和4f成像系统组成; 利用双缝干涉产生稳定的载频，在其中一个狭缝上加入不同楔角的光楔来控制剪切量的大小。分析了4f系统的焦距与双缝的间距和载频值之间的关系; 采用散斑场自相关标定了4f系统中散斑统计的平均尺寸。分析证明: 采用孔距为2 mm的双缝配合80 mm焦距的4f系统可以实现2π/3的稳定载频。分别采用12 mm和6 mm的标准成像镜头测量了动态形变的橡胶板， 实现了40°和65°视场角的散斑干涉检测系统。实验结果证明该系统能实现大视场测量，载频与剪切量调节相互分离，提高了散斑检测系统的效率。

为了精确地测量物体表面的动态形变并得到形变高度和梯度信息, 提出了一种基于双孔衍射结构的空间载频剪切散斑干涉法。该方法采用双孔产生固定的载频条纹, 利用双旋转光楔实现剪切量的连续调节, 采用正弦拟合算法进行相位计算。首先, 分析了双孔调制的相位载频与双孔距和像距之间的关系, 讨论了双旋转光楔得到线性剪切量调整的实验参数。然后, 设计了测量光路参数; 采用孔距为3.8 mm的双孔径配合焦距为80 mm的成像镜头在物距为300 mm时得到了载频为π/2的散斑场。最后, 对动态形变的薄金属板进行了测量。实验结果表明：配合实时图像处理系统, 该方法可以在帧率为15 frame/s的采集速度下实现动态形变的测量与显示, 可测形变峰值为0.11~1.15 μm。本系统结构简单, 易于集成, 适用于动态形变的实时检测。

剪切散斑干涉技术在表面形变测量中发挥着重要的作用，用于动态形变测量的空间相移技术使得散斑干涉技术更实用化。研究了一种基于菲涅耳双棱镜的空间载频产生方法，该方法与散斑剪切干涉结合可以实时地对变形梯度进行测量。应用菲涅耳双棱镜获得空间载频散斑干涉场并分析了双棱镜产生的剪切量和载频；采用单缝与菲涅耳双棱镜配合可以在一个散斑尺寸内产生空间载频；采用傅里叶分析方法进行了载频的标定，利用正弦拟合相移算法得到被测物的动态形变导数。实验结果证明采用菲涅耳双棱镜可以方便地实现散斑剪切干涉的空间相移测量，适合于动态形变检测。

为了解决低腔压大功率气体激光器传统固体输出窗口的热吸收问题,多采用自由旋涡气动窗口替代传统固体输出镜的方法.通常,自由旋涡气动窗口的设计采用无粘特征线方法结合经验修正,扩压段的设计采用理论分析结合经验的方法.基于对气动窗口整个流场的数值模拟来设计气动窗口的研究还不太完善,利用超声速自由旋涡流动结构并结合数值模拟的方法,设计了自由旋涡气动窗口,用数值模拟的方法得到了较理想的扩压段宽度和位置,最后对气动窗口全流场进行了模拟,结果表明自由旋涡气动窗口的设计是可行的.