本文通过熔融金属法在线制备镀锌石英光纤，并探究涂覆温度对镀锌石英光纤表面质量和力学性能的影响。通过图像处理软件统计镀层包覆率，通过扫描电子显微镜、偏反光显微镜和激光共聚焦显微镜分别测量镀层厚度、晶粒尺寸和粗糙度，发现随着涂覆温度的升高，镀层包覆率和镀层厚度均减小；镀层凝固时间延长，晶粒尺寸增大；镀层粗糙度逐渐增大。通过抗拉试验机测量镀锌石英光纤的最大拉断力，与裸光纤相比，提升了139%。

基于热辐射测温原理，介绍了红外热像仪测温理论，为了提高钢水的测温精度，搭建了实验平台，获得了不同温度下的熔融金属（钢水）的红外图像。通过小波去噪方法获得信噪比较高的红外灰度图像，利用Matlab 软件进行温度场等温线的绘制和形态学显示，使其能够真实的再现熔池表面温度场情况，从而达到测量精度和设计要求，此方法为熔融金属在线红外热像测温的研究打下了坚实的基础。

密度可以解释熔融金属的性质和行为, 密度的变化特征反映了熔融金属内部原子距离和配位数等的基本变化。研制了一种测量熔融金属密度的浮子式光纤Bragg光栅传感器, 浸没在熔融金属中的浮子受浮力作用, 通过传递杆、等臂杠杆及连杆, 拉动等强度悬臂梁产生扰度变化, 根据检测粘贴在等强度悬臂梁表面的光纤Bragg光栅中心波长移位值, 测出浮力值, 进而检测熔融金属密度。该传感器的理论灵敏度为0.115 pm/(kg/m3), 4次实验得到熔融金属的平均密度为7.574×103 kg/m3, 略小于理论密度7.621×103kg/m3, 相对误差为0.62, 均方根误差为117.371kg/m3。

激光诱导击穿光谱(LIBS)技术是应用于冶金在线分析最具前景的技术之一。 为了研究真空和高温条件下LIBS光谱特性和物质成分定量分析方法, 设计并搭建了可实现真空环境高温熔融金属LIBS光谱测量的实验系统。 系统以调Q Nd:YAG脉冲激光器为光源, 采用不同焦距透镜实现激光聚焦和信号光采集, 并利用光谱仪进行光谱检测, 真空获取和高温加热通过真空泵和中频感应电炉实现, 感应加热线圈通过陶瓷封接引线法兰与真空系统进行整合。 经过安装测试, 搭建系统在未加热情况下真空度可达1×10－4Pa, 加热温度可达到1 600 ℃, 可实现真空环境下铁、 铝等金属加热或熔融, 并获得相应环境下的LIBS测量光谱。 利用该系统进行真空和熔融条件下标准钢样品的LIBS实验, 得到了固态钢样品LIBS光谱在不同真空度下的光谱对比, 以及真空环境熔融态和固态钢样品光谱对比。 通过对测得的LIBS光谱进行数据处理和理论分析, 所得初步实验结果与现有研究结论相符合, 表明该系统工作状况良好, 可满足真空环境下的熔融金属成分分析研究的基本需求。