了解激光焊接光致等离子体在多个波长下的光谱辐射场三维分布能够帮助研究人员获取等离子体的温度场分布、电子密度分布以及其他一些物理量的三维分布, 对于改进激光焊接工艺有着重要的意义。 了解等离子体光谱辐射能量传输到探测器靶面这一物理过程是重建激光焊接等离子体光谱辐射场的前提。 提出一种基于光学成像的等离子体光谱辐射能量传输模型: 基于辐射度量学, 研究等离子体光谱辐射发出到被探测器镜头接收这一过程, 推导等离子体中某一点被镜头接收到的光谱辐射通量占其向周围空间所发出总光谱辐射通量的比例系数ω1, 建立起光谱辐射传递模型; 基于光学成像原理, 研究光谱辐射由等离子体发出通过镜头到达探测器靶面这一成像过程, 推导等离子体中某一点被像素所接收到的光谱辐射通量占其被镜头所接收到的辐射通量的比例系数ω2, 建立起光学成像模型。 利用比例系数ω1和ω2得到等离子体中某一点被探测器某像素接收到的光谱辐射比例系数ω=ω1ω2, 从而建立起等离子体光谱辐射传输模型。 通过仿真实验, 考察利用所提模型对处在1 000～3 000 ℃之间呈对称温度分布与非对称温度分布的激光焊接等离子体的光谱辐射场重建效果。 结果表明, 对于温度呈对称分布的等离子体在400, 500, 600和700 nm四个波长下的光谱辐射场, 利用该模型进行反演的重建精度分别为5.39%, 6.5%, 7.25%和6.11%; 对于非对称温度分布等离子体的光谱辐射场, 进行反演的重建精度分别为9.34%, 10.07%, 10.68%和9.72%。 仿真实验结果表明, 利用该模型能够对激光焊接等离子体在400～700 nm之间各波长下的光谱辐射场进行较好的重建。 与其他模型对比, 该模型具有较好的重建精度, 能够满足工业应用领域的需求。

近些年来, 随着国内外尖端科技快速发展, 温度测量无论是对于**建设领域还是对于工业制造领域都有着极为重要的指导意义和研究价值。 尤其在瞬态超高温测量方面, 测温精度要求更为严苛。 测温方法多种多样, 多光谱法由于其精度较高且适用性强, 被国内外专家广泛运用。 基于多光谱测温法, 提出一种新的能够同时高精度测量目标的瞬态激发温度和辐射温度的方法。 该方法通过查找可信度更高的目标物理特性数据以及更为精确的多光谱直线拟合方法, 精准计算得到目标激发温度。 通过建立更加准确的数学模型和算法, 减小光谱发射率对整个测温过程的影响实现高精度的辐射温度测量。 通过相关测温实验表明, 系统测温精度达到3%。

近年来, 随着**、 工业、 科技等领域飞速发展, 无论是对于军用动力发射系统还是对于民用钢铁冶炼以及高科技新兴产业, 辐射温度测量都具有重要意义。 尤其在温度极高且伴随着瞬态测温（小于1 μs）需求的场合, 多光谱辐射测温法被广泛运用。 多光谱辐射测温法是通过选取被测目标多个特征波长, 测量特征波长的辐射信息, 再假设发射率与波长相关的数学模型, 最终求解得到辐射温度。 目前, 利用该方法实际测温时, 光谱发射率都采用固定的假设数学模型, 而针对目标在不同温度状态下, 该固定模型则无法进行自适应变化。 同样, 在不同温度下, 如何解算最终的发射率和辐射温度也没有普适性的方法。 基于普朗克黑体辐射定律, 提出一种被测目标在不同温度下光谱发射率函数基形式不变的思想, 简称发射率函数基形式不变法。 通过该方法, 发射率模型可以根据物体在不同温度状态下, 函数系数动态改变来进行自适应变化。 同时对于如何解算最终的发射率和辐射温度也相应提出了普适性的方法。 通过大量仿真验证以及实际测量光谱辐射照度标准灯和溴钨灯温度实验, 证明本文提出的方法比现有的光谱发射率处理方法更加简单实用并且能够有效地提高光谱发射率的计算精度, 从而提高辐射温度测量精度。 同时具有实用性好、 应用广泛等特点。

基于模式耦合理论, 使用结构化光纤Bragg光栅(FBG)对蔗糖溶液温度和介质折射率进行测量, 解决了外部介质折射率参数对温度测量的交叉影响。同时采用FBG传感矩阵进行分布式测量, 可实现对非均匀溶液的温度和折射率测量。采用结构化FBG传感阵列的方式, 实现了具有温度补偿功能的介质折射率分布式测量方案。温度测量灵敏度达到8.5pm/℃, 介质折射率测量灵敏度达到5.42nm/riu。因此, 采用结构化FBG传感矩阵对于解决化学生物传感器的多参数交叉影响和实现分布式测量具有一定意义。

为了实现蔗糖溶液浓度与温度的同步精确测量, 采用组合式光纤光栅, 通过线性折射率分区, 构成相应的系数矩阵。首先, 基于模式耦合理论, 采用光纤布拉格光栅(FBG)和长周期光纤光栅(LPBG)形成组合式光纤光栅, 实现了双参数测量的光学传感器。此组合式光纤光栅结构中, FBG响应温度测量, LPFG同时响应蔗糖溶液浓度和温度测量。然后, 在两个线性折射率范围, 即133~142和142~144中, 校正温度和蔗糖溶液浓度的相关系数。最后, 构成两个敏感系数矩阵, 来讨论蔗糖溶液浓度和温度同时测量的方法。实验结果表明: 蔗糖溶液浓度测量灵敏度达到-2135 pm/RIU, 温度测量灵敏度达到1179 pm/K。因此, 组合式光纤光栅传感器作为光化学传感器具有高灵敏度的特性。

基于模式耦合理论, 采用基于光纤布拉格光栅(FBG)的二层圆光波导模型, 通过转移矩阵法实现数值仿真得到升余弦变迹FBG在几种典型非均匀温度场下的反射谱。处于非均匀温度场下的FBG其纤芯、包层的有效折射率及光栅周期都会发生非均匀变化, 因此其反射谱结构也会发生相应变化。仿真结果表明: 非均匀温度场中升余弦变迹FBG反射谱与其温度梯度系数ΔTmax有很大关系, 与均匀温度分布相比, 其反射率明显下降, 反射带宽明显展宽, 反射峰出现分裂以至振荡; 最大反射率随ΔTmax的增加呈非线性减小, 其对应波长与温度梯度系数ΔTmax成正比, 且不同的温度场对应不同的变化率, 如线性温度场中其变化率约为0.004nm/℃, 中心对称二次方分布温度场中变化率为0.0065nm/℃。研究结果对于升余弦变迹FBG实现非均匀温度场的测量有重要意义。

基于模式耦合理论和传输矩阵法，使用三层结构圆光波导模型对长周期光纤光栅（LPFG）包层模（HE14）的响应特性进行仿真和分析。通过对比分析外部环境折射率呈梯度分布时与呈均匀分布时的LPFG透射谱，发现谱线中除了损耗峰发生漂移以外，主峰左侧旁瓣深度增加，主峰右侧旁瓣深度减小，且随外部环境折射率的升高，这种变化趋势愈加明显，分析了透射谱发生相应变化的原因。研究结果对使用LPFG进行折射率梯度传感设计具有一定意义。

介绍了平板显示器灰度级的优化扫描结构,阐明了子空间权值按位扫描的思想,即将全局平面分成多个不同的区域,分别按权值大小的不同排列顺序扫描,改变了常规的逐行、逐点重复写入的模式。在权值扫描的基础上,着重描述了3种不同的子空间划分策略(遍历搜索、对称权值迭代、遗传算法推导,和各自的推导方式以及相应的优缺点。 最后,对上述3 种方法以及常规逐行扫描方法进行了对比,结果表明,新的扫描策略大幅提高了扫描效率,降低了工作频率。