为了实现大视场、高空间分辨率、高光谱分辨率的指标要求, 通常采用多模块拼接的技术方案, 实现超长线列的组件。通过两个热电致冷器的拼接实现120 mm长度的大冷面, 通过多个模块拼接实现4 000元长线列InGaAs短波红外探测器组件的封装。同时针对超长线列温度均匀性实现、拼接焦平面的共面性、拼接的工程可靠性开展研究, 通过热电致冷器的拼接、热分析、冷板材料的选择、零件公差控制及微调节等技术手段, 在工程上实现了超大冷面的温度均匀性控制在±0.4 ℃以内; 焦平面的共面性控制在±0.020 mm以内。封装的超长线列InGaAs短波红外组件通过了冲击和随机振动实验, 实验前后焦平面的共面性无明显变化, 实现了清晰的地面成像。

获取精确的热电模块的热物性参数值是热电制冷系统性能分析的关键。制冷量是衡量热电制冷性能的参数, 根据厂商数据单以及半导体材料与温度相关的热物性经验公式, 绘制了采用常物性参数法、变物性参数法分析制冷量的性能曲线图, 并提出通过热电臂内热平衡的微分表达式获得不同工况下制冷量的准确值及标准性能曲线图; 通过数值对比分析发现, 常物性参数法在计算热电制冷量时有最大约6 W的绝对误差, 但可以通过改善常物性参数获取精度减小计算误差; 而变物性参数法最大绝对误差仅为1.5 W, 该热物性参数获取方法精度较高, 适用于分析热电制冷性能。

拉曼光谱检测中常用的CCD对温度较为敏感，降温可以有效降低其暗电流噪声。基于此，设计了一套制冷系统，采用有限元分析软件ANSYS分别模拟散热模块的导热情况及真空室内低、中真空度下气体流动热交换情况；实验测量了低、中真空度范围内不同真空度下温度随制冷时间变化的特性曲线,以及真空室内充入氩气、氖气、氮气作为保护气体时温度随制冷时间变化的特性曲线。结果表明氮气效果较好，并非真空度越高制冷效果越好，这与热模拟结果相符。测量了CCD在不同温度下的暗电流噪声，结果显示CCD温度对暗电流噪声影响较大，制冷可以有效减小暗电流噪声，且暗电流噪声变化与温度变化呈类指数关系。

全温域、全量程下空气湿度的测量一直是大气探测领域一个世界性的难题,露点仪以其独特的探测原理,能够 在全温度量程内进行测湿,具有广阔的推广前景,但在实际中却一直没有实现业务化应用。在对当前国内 外冷镜式露点仪发展现状详细介绍的基础上,详细论述了露点仪在业务化应用过程中需要重点解决的关键技术和问题。

为了用热图法测量高能激光强度的时空分布,设计了将半导体制冷片作为激光靶屏的测量方案。研制了由16个50 mm×50 mm的制冷片组装成的总面积为200 mm×200 mm、总制冷功率超4 800 W的靶屏, 屏四周安装了8个红外标定物用于校正红外图像的畸变。理论上用热传导方程建立了激光辐照半导体制冷片靶屏的加热模型;数值模拟了屏表面温度分布同光强分布的关系，论证了氧化铝陶瓷材料制成的半导体制冷片作为高能激光靶屏的可行性，以及制冷片的制冷功能对测试性能的改善;通过实验验证了研制的靶屏测量光强是可行的。

针对碲镉汞红外焦平面需要在恒定低温条件下工作的要求，设计并实现了基于热电制冷技术的红外焦平面 温控系统。该温控系统具有体积小、响应速度快、可控性好及温控精度高等特点，满足设计要求。实验结果表明， 该温控系统可使短波红外焦平面在195K时长期稳定工作，温控精度优于0.1℃，焦平面暗电流及噪声水平均有明 显改善。