冲击波是爆炸毁伤的主要载荷形式之一，炸药驱动激波管是较真实复现高超压冲击波场景的可能方式，当前亟需关注冲击波与产物分离状态、波阵面形态等实验参数测试问题，仅依靠传统电测原理的单一点源压力测量无法满足上述流场表征需要。基于反射式纹影原理并利用激光光源和系列光学元件，搭建了一套激波管出口流场诊断系统，将流动现象的可视化观测结果与传统压力测量相结合，完善流场特征诊断与分析方法。研究表明，该纹影系统能够清晰获得激波管出口的冲击波和产物运动流场图像，通过与压力测试与激波管点火时序的同步控制，可有效揭示压电式冲击波压力传感器数据振荡、压力突变、漂移等特征，以及爆炸后管道中应力波引起的管口及空气振动等现象。基于图像分析可分析获得炸药爆炸激波管出口冲击波运动速度和压力的空间衰减特性，该结果为更好理解炸药驱动激波管冲击波压力的形成和演化规律研究提供了诊断途径和分析基础。

温度场作为一种状态监测参数，在大型工业装备状态监测领域有着广泛应用，纹影法作为一种流场可视化方法，是进行空间温度场测量的有效手段。传统纹影法一般通过直接测量光线偏折角重构空间折射率场，进而解算温度场，然而光线偏折角一般非常微小，直接测量会产生较大的测量误差。因此，本文提出一种采用干涉条纹的纹影偏折角放大方法，从而提高空间温度场重构精度。首先，测量激光通过双缝后将形成干涉条纹以代替传统背景纹影法的随机散斑图案；接着，通过视觉的方法测量干涉条纹穿越非均匀温度空间后所产生的条纹偏移，并基于该偏移量解算光线偏折角；然后，通过阿贝尔逆变换的方法解算空间折射率场的分布情况，进而获取空间温度场，最后，通过仿真与实验对本文所提方法的有效性及测量精度进而了验证。实验结果表明：与传统的背景纹影法相比，温度场重构误差下降约30%。本文所提的干涉条纹纹影法可有效提高纹影测量精度，拓展纹影温度测量的应用范围。

针对强激光远场测量不能有效识别旁瓣光束任意方向各个旁瓣波峰参数的问题，提出了基于旁瓣光束衍射反演的远场测量旁瓣波峰参数的检测方法。对旁瓣光束图像按照选定的角度采样间隔进行量化，使用角度变换将二维旁瓣光束图像转化为全方向的一维旁瓣光束曲线集合，检测每一个角度的一维旁瓣光束曲线的各个旁瓣波峰参数，从而获得旁瓣光束任意方向各个旁瓣波峰的参数。主要优化措施为：（1）使用角度变换将二维旁瓣光束图像转化为全方向的一维旁瓣光束曲线集合；（2）检测每一个角度的一维旁瓣光束曲线的各个旁瓣波峰的参数，统计所有方向的各个旁瓣峰值，生成每个旁瓣波峰的极大值圆环；（3）统计每个旁瓣波峰极大值圆环的灰度均值，将各个旁瓣波峰极大值圆环的灰度均值与本底噪声进行比较，选择大于本底噪声1.5倍的最小波峰均值为整个旁瓣光束的最小可测旁瓣波峰信号。实验结果表明：该方法能够有效检测旁瓣光束任意方向各个旁瓣波峰的参数，任意方向上灰度极大值均值与理论值灰度极大值误差为0.477，5个波峰的极大值圆环半径均值与理论值半径之间误差小于1个像素。该方法提高了基于旁瓣光束衍射反演的远场测量的实验精度和可信度，为将来大科学装置强激光远场的精确测量奠定基础。

背景纹影技术通过比较光线经过流场前后的偏折量获取流场信息，在流场测量中优势显著。本文开展了背景纹影技术中位移检测算法和波前重构算法的精度测试，在合适的背景和算法参数下，Farneback光流算法的位移提取精度可达1/400个像元；波前重构中，反对称偏导积分法速度较快但是精度较低，可适用于实时处理，Guass-Seidl迭代法的速度较慢但是精度较高，可用于后处理。在此基础上，搭建了一套高精度背景纹影流场探测系统，并以实验室内酒精灯燃烧时产生的温压场和外场炮筒引爆时产生的声压场为初步观测对象，成功实现了不同环境条件下流场的定性显示和定量测量。

为了获取爆炸波模拟装置出口处冲击波的演化过程和流场形态，更好地控制爆炸波模拟装置的加载波形，从而满足对**装备的加载要求，开展了爆炸冲击波的可视化图像研究。利用反射式纹影成像原理，通过高速CCD成像单元结合一系列光学元件，设计了基于激光光源的高速纹影测量系统，实现了爆炸波的图像演变过程测量，并通过外部冲击波压力传感器进行了对比分析。研究表明，通过该纹影系统获取的爆炸冲击波阵面数量与冲击波压力传感器所测结果吻合，并且获取了冲击波、反射波的图像形态以及形成演化过程，同时通过多个冲击波阵面的图像数据获取了爆炸冲击波的速度信息。该结果为爆炸波的有效加载以及更好地理解冲击波压力的形成和演化规律提供了新的技术途径和分析基础。

针对大型激光装置使用纹影法无法实现旁瓣光束弱信号区域光强分布精确测量的问题，提出了基于旁瓣光束衍射反演的纹影法强激光远场焦斑测量方法。采用逆向推演间接测量的研究方法，沿光路传播逆方向推导，以旁瓣光束衍射光强图像和相位图像作为输入，通过计算获得未遮挡前旁瓣光束远场焦斑分布。相比传统基于纹影的远场焦斑测量方法，本文的主要改进和优化措施为：首先，基于旁瓣光束衍射反演的原理和间接测量的思想，改进纹影法强激光远场焦斑测量数学模型，从理论角度揭示该模型的合理性；其次，实验仿真强激光远场焦斑测量的整个过程，主要步骤为旁瓣光束衍射、加噪去噪、旁瓣光束衍射反演、焦斑重构等，验证了该方法的可行性；最后，将改进的DnCNN算法用于去除主瓣和旁瓣光束12位科学CCD图像不同级别（0~75 dB）的噪声，提升了远场焦斑的重构精度。实验结果表明：该方法不仅消除了纹影小球对旁瓣光束衍射的影响，而且获得了真实的旁瓣光束弱信号区域的光强分布，包括旁瓣光束各个波峰的幅值和位置、动态范围比值等远场焦斑测量重要参数，其中重构焦斑动态范围比值与理论焦斑动态范围比值之间的误差为3.20%，提高了基于纹影的强激光远场焦斑测量的可信度和实验精度。