激光诱导击穿光谱（LIBS）技术以其在线、原位、实时、多元素分析等特点，被应用于烧结矿混合料成分的快速检测。在工业现场中，经过配比后的烧结矿混合料含有一定的水分。笔者通过配制不同含水量的烧结矿混合料样本，研究了混合料中的含水量与光谱强度之间的关系，建立了烧结矿中Fe、Ca、Si、Mg等4种元素的定量分析模型，结果发现含水量对结果的稳定性和准确性都产生了严重影响。在此基础上，笔者提出了一种基于谱线强度相关性匹配的光谱标准化（SICMS）方法，对不同水分区间下的光谱进行修正，将其转换到标准水分区间内的光谱。实验结果表明：样本中的含水量与光谱强度均值之间存在一种线性关系，可以用光谱平均值间接地表示含水量；采用所提光谱标准化方法对不同水分下的光谱进行修正，可以明显提高定量分析结果的稳定性和准确性。

为探明氧浓度对海水海砂砂浆中钢筋锈蚀的影响, 采用丝束电极技术, 研究不同氧浓度(5%、21%、85%, 体积分数)和水胶比(0.48、0.18)的海水海砂砂浆中电极表面腐蚀电位分布与电化学阻抗谱的时变规律。结果表明, 丝束电极的极化电阻随腐蚀龄期的增加而降低, 腐蚀电流密度随腐蚀龄期的增加而增加, 且水胶比越大、氧浓度越高, 两者的变化幅度越大。根据测试结果可判断, 钢筋腐蚀的概率随氧浓度的增加而增大: 较低的氧浓度(5%)可大大延缓钢筋由氯离子引发的脱钝行为, 从而有效抑制钢筋腐蚀; 而在高氧环境下, 砂浆中钢筋的锈蚀是一个由局部到全面逐步氧化的非均匀锈蚀过程。减小水胶比可有效提高海水海砂水泥基体系中钢筋的耐腐蚀能力。

为快速准确地预测系统的健康状况, 提出了基于声表面波技术的无线传感器网络温度测量方法。该检测方法利用交换机触发的单向雷达脉冲, 通过无线电调制解调器提供发送和接收信道。根据传感器结构对协作目标的截面特性进行表征, 以恢复定义换能器材料特性的物理量。同时给出了询问器至询问器, 以及传感器至询问器在通信中的抗干扰处理方法。持续1年半的室内和室外温度测量实验验证了所提方法的有效性, 可支持工业系统监测, 健康状态评估。

针对超高射频**射频高、弹丸空间散布大、飞行速度高的特点, 设计了一种大面积高精度的激光光幕靶, 用于射击密集度的测试。提出了由线激光器、光源整形系统、激光检测阵列共同组成的激光光幕靶设计方案, 给出了弹丸坐标的求解原理和计算模型, 得出不同大小靶面的x、y坐标计算误差, 并对结果进行了分析, x坐标计算误差的标准差为0.015mm, y坐标计算误差的标准差为0.134mm, 证明了测试靶有很好的可拓展性。通过实弹射击验证, 得到x坐标最大误差为1.91mm, y坐标最大误差为1.92mm, 表明测试靶可以有效满足超高射频**射击密集度测试需求。

为了解决在弹幕**射击时的恶劣环境下, 频域分布复杂的炮口振动信号测试难题, 采用线激光散斑场光电检测方法, 研究了振动信号与输出电流数学关系, 分析了基于雪崩光电二极管的光电检测电路噪声与幅频特性, 提出了一种基于身管表面线激光散斑效应的炮口振动测量的方法, 并进行了25m远处的振幅在微米级、频率为50Hz~16kHz振动信号的检测实验。结果表明, 线激光散斑检测炮口振动振幅在微米量级。该测量方法具有频率响应范围宽、测量距离远、灵敏度高等优点, 实现了远距离、宽频域振动信号的检测。

首先, 使用高温熔融冷却技术, 制备了不同掺入比例的NaF, YF3玻璃样品。 然后将退火后的玻璃样品切割加工成15 mm×15 mm×3 mm, 实施抛光处理。 最后, 通过差热分析确定玻璃转变温度Tg、 第一析晶峰Tx和玻璃整体析晶峰Tc等特征温度。 将样品在600 ℃下热处理2 h后, 在玻璃样品中成功的析出了不同晶粒尺寸的NaYF4微晶。 对样品进行了XRD, TEM和EDX的分析, 可以确定不同样品中晶粒的尺寸与分布。 结合样品荧光光谱和吸收光谱的分析, 探讨了Er3+在不同晶粒尺寸样品中的上转换发光特征, 当晶粒尺寸由大变小时, Er3+逐渐由红光发射转向绿光发射。 通过析晶活化能的分析, 确定了NaF可以改善玻璃网络结构, 当NaF含量降低时, 可以提高玻璃网络结构的完整性, 增加玻璃样品的析晶活化能, 降低了微晶玻璃样品的析晶能力, 进而对微晶玻璃样品内微晶尺寸起到调节作用。 因此: 当样品中NaF含量较高时, 晶粒尺寸较大, 晶粒中的Er3+浓度较高, 使得Er3+-Er3+之间的交叉驰豫作用增强, 导致Er3+红光发射较强; 相对应地, NaF含量较低时, 晶粒尺寸较小, 晶粒中Er3+浓度较低及交叉弛豫减弱, 因此, Er3+绿光发射增强。 通过改变玻璃组分, 调节微晶玻璃中晶粒尺寸, 实现了对Er3+在微晶玻璃中发光颜色的调控。

设计了一种基于表面等离子体共振(SPR)效应以及缺陷耦合机理的新型光子晶体光纤传感器。该传感器结构中光子晶体光纤包层的一个特定空气孔内表层被镀上金属薄膜，通过改变另一空气孔直径以形成缺陷，并在这两个空气孔中填充磁流体材料。通过分析磁流体的折射率与温度、磁场的关系，实现了对温度和磁场的同时测量。实验结果表明，耦合谐振峰与SPR损耗峰在温度升高时均产生蓝移，磁场增强时均产生红移。耦合谐振峰与SPR损耗峰的温度灵敏度分别可达到-1.338 nm/℃和-1.575 nm/℃，磁场灵敏度分别为4.333 μm/T和2.816 μm/T。该传感器不仅具有高灵敏度，而且实现了磁场和温度的精确测量。

为了测量平顶光斑和高斯光斑的半径, 采用刀口法进行了理论分析和实验验证, 并且提出了新的迭代算法。刀口的间距与光斑半径存在正比关系, 求出了相应的比例系数。在实际测量中, 测得刀口的间距后再乘上相应的系数就可以得到光斑半径。结果表明, 将迭代法进行推广, 可用于求任意已知强度分布式的光斑半径。