随着实际应用的发展, 核电站、飞行器发动机、气体燃料等领域均提出了进行大数量点数氢气监测的要求, 但目前已有的光纤氢气传感系统仅能实现单点测量。为解决上述问题, 将波分复用技术和光纤氢气传感技术相结合, 设计了一种可实现多点测量的波分复用光纤氢气传感系统, 阐述了该系统的基本原理、光路结构和技术优势, 并从理论上分析了进行多点氢气监测的可行性。根据理论分析的结果, 基于已有器材搭建了一套4通道的波分复用光纤氢气传感系统, 同时设计了一套实验装置并利用该装置对传感系统进行了验证实验。通过对光纤链路各节点传输光光谱和传感头反射信号光功率的测试, 验证了所提出的新型氢气传感系统不仅可以实现多点测量, 而且各测点具有较好的独立性和性能, 1小时内测量稳定性优于±1%, 测量范围达到了0～4%, 基本误差优于±2%。理论分析和实验结果对于研究大数量点数氢气测量技术及系统极具参考意义。

随着实际应用的发展,核电站、飞行器发动机、气体燃料等领域均提出了进行大数量点数氢气监测的要求,但目前已有的光纤氢气传感系统仅能实现单点测量。为解决上述问题,将波分复用技术和光纤氢气传感技术相结合,设计了一种可实现多点测量的波分复用光纤氢气传感系统,阐述了该系统的基本原理、光路结构和技术优势,并从理论上分析了进行多点氢气监测的可行性。根据理论分析的结果,基于已有器材搭建了一套4通道的波分复用光纤氢气传感系统,同时设计了一套实验装置并利用该装置对传感系统进行了验证实验。通过对光纤链路各节点传输光光谱和传感头反射信号光功率的测试,验证了所提出的新型氢气传感系统不仅可以实现多点测量,而且各测点具有较好的独立性和性能,一小时内测量稳定性优于±1%,测量范围达到了0～4%,基本误差优于±2%。理论分析和实验结果对于研究大数量点数氢气测量技术及系统极具参考意义。

爆轰物理、冲击波物理、强激光等众多领域均提出了对多个目标同时进行测速的要求, 从而急需研制多点测速系统。论述了光子多普勒测速的工作原理和光路结构, 计算了整个光纤链路上的功率变化, 分析了多点光子多普勒测速系统最大通道数量的各个影响因素及影响程度。根据分析结果, 研制了一套八通道光子多普勒测速样机, 可对8个测点进行同步测速, 并进行了爆轰加载金属飞片和粒子的验证实验。实验结果表明, 在测试条件逐渐恶化, 探头接收效率逐渐降低的情况下, 样机对单个或多个运动目标均达到了较好的速度测量结果, 获得了信噪比较高的待测目标速度曲线。研究结果对于深入探索多点激光测速技术及其应用极具参考意义。

商用化的全光纤电流互感器(FOCT)的误差一般要求小于0.2%，传感头是决定该类传感器测量准确度的关键因素。论述了FOCT的光路结构、工作原理及研制难点，分析了传感头对FOCT性能的影响，并对传感头的设计、制作及封装制作工艺进行了深入研究。通过选择合适的材料和工艺方法，可避免各种负面效应对FOCT的不利影响，获得具备优异的环境适应性、可靠性和稳定性的传感头，试验结果表明，通过该方法实际制作出的传感头提高了FOCT的性能，使其满足了0.2 S级测量用电子式电流互感器的准确度要求。

发展了一种基于角谱分离的全光分幅方式的多幅激光差分干涉与阴影成像诊断系统，可以在一次实验中拍摄2~4幅、幅间隔3~12 ns的高清晰阴影图像或干涉图像，并结合4f 差分干涉仪结构，可用于具有大密度梯度特征的Z箍缩等离子体的电子密度的高时空分辨诊断。在PTS(Primary Test Stand)装置的柱状单壳层钨丝阵Z箍缩实验中，一序列等离子体内爆阴影图像给出了内爆速度、压缩比、磁瑞利泰勒(MRT)不稳定性演化过程等观测结果。在XP-1 脉冲功率装置的平面钨丝阵实验中，得到的干涉图和电子密度计算结果给出了丝阵早期烧蚀阶段的等离子体分布及演化情况。

随着相关研究的发展，在冲击波物理、爆轰物理、强激光、兵器等众多领域中，均提出了通过单个探头对小范围内的多个目标，如多个小飞片或粒子群，同时进行高精细度速度测量的要求，为满足该要求，论述了光子多普勒测速的工作原理和光路结构，分析了单探头多目标测速应用时的信号特征和数据处理方法，指出速度分辨率和空间分辨率是决定该性能的关键因素。根据理论分析结果，采用光通信行业中的常规器件，搭建了一台光子多普勒测速仪，并设计了爆轰实验装置，同时利用该装置进行了爆轰加载金属飞片的验证实验。实验结果表明，使用单个光子多普勒测速探头，对单个大尺寸铝飞片、多个小尺寸铝飞片、铅靶喷射粒子群等单个或多个运动目标均达到了较好的速度测量结果，获得了各目标的速度曲线以及多条速度曲线构成的速度带，测量最高速度达到2.5 km/s,工作距离达到20 mm。研究结果对于深入探索光子多普勒测速技术在单探头多目标测速中的应用有重要的参考意义。

对光子多普勒测速(PDV)的基本原理和光学外差技术进行了阐述，对时分、波分、波分时分联合等三种多路复用光子多普勒测速(MPDV)复用方案进行了深入的分析，并指出了各种方案适宜的多点测速类型。根据理论分析结果，设计并搭建了一套2路波分加2路时分的MPDV，并设计了爆轰实验装置，同时利用该装置进行了爆轰加载铝飞片的验证实验。结果表明，较好地实现了MPDV技术，并从其复用了4个测点速度信息的1路干涉信号中，分别解读出了各个测点的多普勒频移曲线及速度曲线，最高速度达到2.5 km/s,飞行时间达到16 μs，同时验证了MPDV与常规PDV和外差式PDV在静态干涉信号、多普勒频移曲线、速度曲线等方面的差异性和相同点。研究结果对于研究大数量点数MPDV有重要的参考意义。

以激光驱动飞片速度场诊断为例, 展示线面同时成像任意反射面速度干涉仪(VISAR)技术在超高速碰撞研究中的应用前景。将传统VISAR改为成像干涉结构, 用变像管扫描相机和高速光电分幅相机分别记录作为信号载体的梳状干涉条纹随时间的变化, 实现靶面一条线上各点速度历程和多个时刻二维靶面上所有点速度相对分布的测量。所研制的线面同时成像VISAR具有10 μm的空间分辨和约15 m/s的速度分辨能力。用其测量了激光驱动铝膜飞片的速度场, 直观给出飞片的演化发展过程。实验结果表明, 线面同时成像VISAR技术可以为激光驱动飞片、超高速碰撞等领域的理论研究和数值模拟提供有效比对实验数据。

针对分幅面成像任意反射面速度干涉仪(VISAR)时间分辨和速度分辨的不足，研制了一套超高时间分辨空间相移面成像VISAR。用双VISAR干涉腔光路解决超短脉冲相干性问题，实现超高时间分辨；用沃拉斯顿棱镜代替传统点VISAR中的偏振分束棱镜分光实现简洁的空间相移光路；以梳状干涉条纹作为信号载体实现空间分辨；用空间变换方法实现相移条纹的像素匹配；再由四路推挽式信号处理方法获得相位，进而获得全场速度分布。该套面成像VISAR具有150 ps时间分辨和6 m/s速度分辨。用其测量了激光驱动铝膜飞片的速度场，给出了全场速度分布。实验结果验证了超高时间分辨空间相移面成像VISAR的可行性。

研制了一套线面同时成像任意反射面速度干涉仪(VISAR)用于激光驱动飞片速度场时空分辨测量。将传统VISAR改为成像干涉结构，用变像管扫描相机和高速光电分幅相机分别记录作为信号载体的梳状干涉条纹，实现靶面一条线上各点速度历史和多个时刻二维靶面上所有点速度的测量。所研制的线面同时成像VISAR具有小于10 μm的空间分辨和约15 m/s的速度分辨能力，线成像VISAR时间分辨小于50 ps，面成像VISAR曝光时间小于5 ns。用其测量了激光驱动带约束刀口铝膜飞片的速度场，给出了高时空分辨全场速度分布，从中可以清晰看出飞片的演化发展过程。实验结果表明，线面同时成像VISAR将是各种飞片产生技术及相应加载手段中全场速度诊断的有力工具。