利用X箍缩等离子体产生的μm级、亚ns脉冲X射线点源对双丝电爆炸过程进行了X射线背光照相，结果表明：真空环境下爆炸丝通常形成“核冕”结构，即高密度丝核表面围绕着低密度冕等离子体；随后在全局磁场驱动下，冕层将被连续剥离并向轴线汇聚，形成“先驱等离子体”，大大降低丝阵的内爆品质。针对上述问题，进一步对实现“无核丝爆”(提高丝核沉积能量实现金属丝的均匀汽化)的方法进行了研究。实验结果表明：提高驱动电流上升率以及在金属丝表面构造正向径向电场均有利于丝核沉积能量的提高。结合上述两种方法，提出了阴极串联闪络开关的电极构型，大幅度提高了丝核沉积能量：正负极性驱动电流下比能量分别提高到原来的2倍(从5.7 eV/atom到13 eV/atom)和3.5倍(3.4 eV/atom到12 eV/atom)，均超过了钨丝汽化能(8.8 eV/atom)，且激光干涉图像表明爆炸产物具有很高的汽化率，即实现了“无核丝爆”。

设计了一个小型整体径向传输线并对其传输特性进行了实验研究。该传输线由两块相距1 cm的铝合金平板组成，其特征阻抗采用双曲线型。1个输出端口位于传输线中央，20个输入端口均匀分布在传输线的外圆周上，最多可供20路脉冲同时注入。此传输线浸没于去离子水中，其单向传输时间为15 ns。负载由20个154 Ω的电阻并联而成，以保证输出端的阻抗匹配。实验测得的输出电压波形与3维电磁场仿真结果非常接近。此外，还通过实验研究了不同驱动脉冲路数情况下小型整体径向传输线的输出电压，发现在驱动脉冲路数较少的情况下，输出电压的幅值几乎正比于驱动脉冲的路数。

为了对工业CT(ICT)图像中的线特征进行有效提取, 提出一种基于二阶Wedgelet快速分解的特征提取方法。首先, 介绍了二阶Wedgelet分解的定义, 根据二阶Wedgelet基函数的构成将其划分为3种(同边型、邻边型、对边型)不同类型。根据不同类型基函数间的空间关系设计出二阶Wedgelet快速分解算法。在此基础上, 在不同的单尺度上分别提取了各自的候选线特征。最后, 结合多尺度四叉树结构, 融合不同单尺度的候选线特征得到最终提取结果。对实际ICT图像进行了线特征提取实验, 对比试验结果验证了提出方法的有效性和先进性, 表明基于二阶Wedgelet快速分解的ICT图像线特征提取方法能有效地提取ICT图像感兴趣的线特征, 对其它类型图像的线特征提取也具有一定的参考价值。

为了准确描述工业CT图像中的圆形结构, 提出一种基于多尺度几何分析工具Arclet的圆测量算法。首先, 通过分析单尺度Arclet基函数间的空间关系, 设计了单尺度快速Arclet数字变换算法; 基于该Arclet数字变换, 提取出单尺度上的候选圆特征。然后, 考虑Arclet相邻尺度基函数间的空间关系并结合多尺度四叉树结构, 按照从根到叶的方向, 依次对相邻尺度间的候选圆特征进行取舍。最后, 融合各尺度剩余的候选圆特征, 得到提取结果, 并根据提取结果计算出半径等圆参数。基于实际工业CT图像进行了圆测量试验, 结果表明, 最大半径绝对误差的绝对值<0.1 mm, 最大半径相对误差的绝对值<0.5%; 即使对原工业CT图像引入不同强度的高斯噪声, 测量结果依然满足要求。本文提出的工业CT图像圆测量算法对噪声干扰具有很好的抑制能力, 能满足准确描述工业CT图像中圆形结构的要求。

为满足脉冲功率实验中对多路高电压纳秒矩形波激励的需求，研制了一台21路高电压纳秒矩形波发生器。此发生器由一个单路高电压纳秒矩形波脉冲发生器和一个21路分路器组成。其中单路高电压纳秒矩形波脉冲发生器可输出幅值约1.07 kV、半高宽约10 ns、上升沿约1.45 ns的矩形波脉冲。利用21路分路器可将该矩形波脉冲分为21路矩形波脉冲，测得每路脉冲幅值可达51 V，半高宽约为10 ns，上升沿约为2.25 ns。

研究了X-pinch和回流柱之间的分流关系，以及两个X-pinch之间的分流关系。在X-pinch和回流柱的分流实验中，X-pinch上的电流与回流柱上的电流大体相等，这表明电流分布不只与X-pinch或回流柱的特性有关，而且也与它们所在回路的其他部分有关。在两个X-pinch之间的分流实验中，X-pinch上的电流与X-pinch本身的材料和直径几乎无关，这确认了电流分布与回路中X-pinch之外的部分有关。离绝缘柱远的X-pinch上的电流总是比离绝缘柱近的X-pinch上的电流略大一些，这是并联回路之间的互感造成的。

利用CST微波工作室软件对新一代Z箍缩驱动装置中变阻抗传输线部分进行了三维电磁场仿真，建立了同轴型指数线模型，在外导体内半径保持100 mm不变、输入端特性阻抗0.203 Ω、输出端特性阻抗2.16 Ω、输入角频率14×106 rad/s的半正弦脉冲TEM波的情况下，发现传输过程中会产生少量非TEM模，线的尺寸变化越剧烈,产生的非TEM模能量越多。在传输线足够长的情况下，电磁场仿真得到的电压传输效率与电路仿真结果相差不到1%，因此可以用电路仿真结果代替电磁场仿真。

基于X-pinch软X射线辐射点源对直径10 μm钨丝单丝以及8 μm钨丝双丝电爆发展过程进行了背光成像研究，实验平台为清华大学电机系研制的脉冲功率装置PPG-1(500 kV/400 kA/100 ns)。成像光路安排为: 作为X射线源的X-pinch和作为目标物的钨丝分别安装在装置的输出主电极阴阳极之间和回流导电杆处，成像胶片采用高分辨率、高灵敏度的X光胶片。利用自行设计的电流传感器和罗氏线圈对目标物实际流过的电流进行监测，从而计算得8 μm钨丝丝爆过程中电导随时间变化的曲线。为了观测电爆金属丝质量密度分布的演变过程，设计了μm级厚度的阶梯光楔。通过大量成像实验，获取了丝芯膨胀、晕层等离子体形成及其向外扩张等过程的相关物理图像以及基于原始胶片绘制的质量密度分布图。

基于Kerr电光效应，建立了用以对纳秒脉冲高电压作用下的真空绝缘子表面电场进行在线测量的实验系统。该测量系统由快脉冲高电压源、YAG激光器、同步控制系统、被测中空薄壁绝缘子及Kerr效应单元、光学相位差检测系统等部分构成。利用YAG激光器输出的激光脉冲，触发导通快脉冲高压源中的高压气体开关，使其给被测绝缘子试品上施加一个脉宽100 ns的高压脉冲方波。利用同步控制，使得探测激光在试品上的脉冲方波达到幅值后，入射到Kerr腔体中对Kerr效应进行探测。从而实现了对绝缘子表面电场的在线测量，并给出了初步的测量结果。