基于酸性条件下硅酸盐与钼酸铵反应生成硅钼黄后被还原成硅钼蓝的原理, 借助微流控芯片平台, 建立基于连续流动-分光光度法快速测定海水硅酸盐的分析传感器, 传感器测定周期约为300 s, 采用双光程方式拓展测量范围, 线性测量范围可达0～400 μmol·L-1, 双光程的检出限分别为45.1 nmol·L-1和1.6 μmol·L-1; 当海水盐度大于15时, 传感器测量准确度和稳定性基本不受盐度影响, 且实际海水加标回收率在98.1%～104.0%之间。 2015年11月在胶州湾开展了20个站点海试和同步比对试验, 结果显示, 该系统具有准确度高、 简单、 集成度高、 水样消耗少、 抗干扰能力强等优点, 可用于海水原位硅酸盐的分析。

海水化学需氧量(COD)是海水中有机污染物的综合指标, 是海洋环境监测最重要的项目之一。 现有的海水COD测量方法耗时长、 体系复杂, 无法满足海洋在线监测的需求。 采用臭氧发光机理实现海水COD的分析, 同时借助微芯片技术, 设计了高集成度的新型海水COD分析系统, 同时对系统中臭氧和水样流速、 水样加热温度、 样品盐度及过滤精度等影响测定的因素进行优化筛选。 实验结果表明, 该系统的测量范围为0.1～10 mg·L-1, 检出限0.08 mg·L-1, 与国标方法测量结果有很好的一致性, 同时具有结构简单, 测试时间短等优势, 满足海水COD现场分析的需求。

设计了大相对孔径的三档变焦光学系统来监控海洋生态监测仪器的工作状态。该系统的设计通过Zemax软件实现, 总长度为200 mm, 系统采用6.4 mm×4.8 mm的CCD感光板, 三档变焦焦距分别为8, 14, 28 mm, 变焦过程中相对孔径为1/1.4, 短焦时最大视场角为52°。最大视场角下, 当奈奎斯特频率为42 lp/mm 时, 系统的0视场的调制传递函数(MTF)值为0.8, 0.707视场的平均MTF值为0.7, 1视场的平均MTF值达0.6; 10 μm范围内, 几何包围能量均在90%; 畸变控制在合理的范围。该系统变焦比高、结构简单、相对孔径大, 适用于海水中海洋生态监测仪器的监控, 能够及时地反馈海洋生态监测仪器的工作状态信息, 大大降低了海洋生态监测仪器的维护成本。

采用IPG YLS-6000光纤激光进行平板焊接实验。利用高速摄像观测羽辉的形态，通过超音速横向气帘在不同高度处抑制羽辉的高度，并测量熔宽和熔深，研究羽辉对焊接过程的影响。结果表明高功率光纤激光焊接羽辉可分为两部分：小孔口波动部分和类似于激光束聚焦形态的狭长形部分。当超音速横向气帘在距焊接板面5 mm高度处抑制羽辉上升后，焊接熔深和熔宽分别提高约20%和缩小约24%；焊接过程的稳定性和焊缝表面成形也得到了很大提高。进一步分析表明，羽辉对光纤焊接过程产生了显著影响，其本质是羽辉中存在的微粒对光纤激光产生了显著影响。

针对1 mm厚TC4钛合金薄板进行光纤激光-钨极惰性气体保护焊(TIG)电弧复合焊接试验，研究了激光功率、电弧电流、热源间距、保护气成分等工艺参数对焊缝成形的影响，同时分析了焊接接头的显微组织及力学性能。研究结果表明：随着电弧电流增加、主保护气中He气比例升高，焊缝的熔化量逐渐增加；随着激光功率和两热源间距的增加，焊缝熔化量呈波动性变化。焊缝咬边程度和复合热源的热输入有关，输入的能量越大越集中，焊缝咬边深度越小。焊接保护效果主要由电弧输入的热量决定，输入的热量越大，保护效果越差。在优化的工艺参数下，复合焊接的接头抗拉强度高于母材，延伸率低于母材，这与焊缝中马氏体组织的分布有关，拉伸断裂位于母材。