在低轨道空间站和伴飞卫星上分别安置激光发射机和接收机,同时发射和接收935 nm短波红外水汽探测激光束脉冲对和765 nm(位于氧气的A吸收带)近红外激光束脉冲对。935 nm波段激光脉冲的一个探测波长对水汽的吸收较强,另一个参考波长对水汽的吸收相对较弱;765 nm波段激光脉冲的一个波长对氧气的吸收较强和另一个波长对氧气的吸收较弱。光连线全程的双波长差分光学厚度和连线切点处的差分消光系数之间存在Abel变换关系。基于Abel积分变换,利用理想气体状态定律和大气准静态方程,用大气模式作为初值条件,进行数值计算。765 nm波长对用来反演大气的压强和温度,935 nm波长对用来反演大气水汽的密度。获得的水汽廓线分布的仿真结果以及误差分布表明,激光掩星具有探测对流层上-平流层下这一高度(5~14 km)的水汽含量的潜力。

利用探针光编码源成像可对丝阵负载Z箍缩等离子体内爆实验进行冕区密度诊断, 基于阴影像系统, 在光路靶区前设计增加一块线阵编码板对入射探针光波前空间分布进行改造.通过模拟成像分析了光路布局中物面选择和偏折角提取；在等离子体的最大密度小于临界密度一个量级时Abel变换式可以采用近轴近似, 采用对偏折角样点直接三次样条插值和对Abel变换式的分段积分获得等离子密度分布, 其与初始密度设定值相比较为吻合；比较编码板不同疏密度时的反演偏差, 对于梯度变化平滑的等离子体, 即使条纹比较稀疏也能反演得到很好的结果.结果表明: 该方法系统简单, 对光源和光学器件性能参数要求较为宽松, 调试容易, 具有很好的测量适应性, 可用于等离子体密度诊断.

主要介绍了依托高频等离子体风洞建立的高温气体辐射测量平台, 并在此平台上开展了高温二氧化碳气体红外辐射实验测量。 介绍了高频等离子体风洞的运行原理、 流场特性及工作介质;介绍了实验测量的条件、 装置、 标定、 数据处理方法和结果分析;通过自建的高温气体发射光谱测量平台实验测量了二氧化碳气体在1 500～3 000 K范围内4个温度点的红外发射光谱;介绍了Abel变换在测量二氧化碳气体红外辐射空间分布中的应用, 通过Abel变换获得了高温下二氧化碳气体红外辐射的空间分布结果;分析了高温二氧化碳气体在4.3 μm附近的红外辐射的强度及其中心波长随温度变化的分布, 得到了发射峰中心波长随温度的升高向长波方向展开的结果, 并与文献结果进行了对比分析。

结合Abel变换和离散坐标法, 提出了一种基于CCD相机采集的单幅辐射图像重建轴对称发射-吸收介质内辐射源项分布的反演算法。通过在求解辐射正问题得到的准确值的基础上,添加随机噪声模拟试验测量数据, 分析了网格数目、辐射源项分布形式、吸收系数和测量误差对算法反演精度的影响。测试结果表明: 该算法对测量误差不敏感, 在有测量误差的情况下也能够准确的重建介质内的辐射源项分布。

彩虹纹影定量测量技术作为一种光学非侵流场定量测量技术在诸多典型流场的定量测量中有着广阔的应用前景，可用于定量测量流场的密度梯度和密度场。以轴对称自由射流为研究对象，采用典型的“Z”字形纹影光路布局，使用氙灯连续光源，并用一维渐变彩虹滤光片代替普通刀口，进行了彩虹纹影定量测量实验；给出了彩虹纹影定量测量中的滤光片制作、标定及图像数据处理过程。使用数值计算对实验的设定情况进行了仿真，结果比较一致。