基于相干后向瑞利散射原理搭建了一套分布式光纤传感系统, 并设计了一种优化的掺铒光纤放大器。以此为基础进行实验, 分析了消光比、传感距离和传感光纤前后端反射等几个关键因素对相干后向瑞利散射波形的影响。实验结果表明：适当地设计电光调制器偏置电压与掺铒光纤放大器, 可明显改善注入脉冲信号峰值功率和消光比；由于注入信号光消光比的限制, 短距离传感比长距离传感更容易获得优良的散射信号；消除传感光纤前后端的菲涅耳反射也能显著提升散射信号的质量与稳定性。

为对炉渣中的Ca、Mg含量进行定量分析,将反向传播神经网络与激光诱导击穿光谱技术相结合,采用自适应 学习速率结合附加动量的方法对25种样品进行网络仿真训练,建立了定标模型。鉴于网络输入对提高测量结 果重复性和准确性的影响,训练过程中着重研究了仅使用元素谱线积分强度及将一段背景谱线强度与元素谱 线积分强度相结合的两种网络输入对网络性能的影响,并在非训练样品中任意抽取5种样品,对定标模型进 行了验证。结果表明,在分析成分复杂的炉渣中的Ca、Mg含量时,采用加入一段背景谱线积分强度的网络输 入,神经网络能够更充分的利用光谱中的信息,对消除基体效应和谱线之间的干扰具有较好的预测效果。

采用自由定标激光诱导光谱技术（CF-LIBS）对炉渣中几种主要成分（CaO, SiO2, Al2O3, MgO）进行了定量分析。 利用Nd∶YAG激光脉冲在空气中烧蚀炉渣样品产生等离子体， 等离子体光谱由中阶梯光栅光谱仪记录。 通过几种主要元素的原子谱线和离子谱线的玻尔兹曼图， 计算了等离子体的温度。 利用Ca的一条谱线Stark展宽估算了等离子体电子密度， 从而验证了实验中等离子体处于局部热平衡的假设是成立的。 在此基础上使用自由定标算法， 得出了几种元素的质量百分比， 进而反演出几种氧化物的含量。 对炉渣中主量成分的测量结果相对误差在15%以内。 实验结果表明CF-LIBS方法可以用于无标准物质的样品的多元素同时快速测定。

采用预烧蚀双脉冲激光诱导击穿光谱(DP-LIBS)技术对Fe元素的发射光谱开展实验研究。通过比较单脉冲(SP)和双脉冲(DP)激发的等离子体光谱，发现采用预烧蚀DP烧蚀样品可以提高光谱信号的强度；以预烧蚀DP-LIBS信号的增强程度为对象，研究光谱增强程度随两束激光脉冲间隔在-102~0 μs的变化，发现两脉冲间隔为-9 μs时，Fe原子谱线的增强程度最大，信号增强了6.5倍。谱线半峰全宽(FWHM)的变化反映了电子密度的变化，实验研究并分析了谱线FWHM随两脉冲间隔和采集延时的变化。对增强程度随延时的变化进行研究，发现两脉冲间隔不同，增强程度随采集延时的变化也不同。

使用单脉冲和再加热双脉冲激光对位于空气中的钢样进行烧蚀激发等离子体，对两种方式产生的光谱进行研究。再加热双脉冲激光诱导击穿光谱采用两束激光，一束烧蚀样品激发等离子体，另外一束激光对产生的等离子进行加热。通过对比发现：采用再加热双脉冲激发样品，增强了发射光谱的信号，增大了等离子体的连续光谱，提高了信号的稳定性，十次测量信号的相对标准偏差从5.0%降低到2.0%。另外，还对影响双脉冲信号增强程度的因素进行了分析，研究了光谱的增强程度随两脉冲间隔和采集延时的变化；激发上能级对光谱增强程度的影响,上能级越高增强程度越大。