为了满足气化炉安全运行和外壁温度监测的需求，基于喇曼散射效应测温原理，利用分布式光纤系统的特性，提出了一种对气化炉外壁温度在线监测的新颖测温方法，阐述了该测温方法的检测原理，设计了一种使用无缝钢管为保护层的铠装聚酰胺耐高温分布式光纤传感系统，并对该传感系统进行了温度不确定度实验和数据分析，最后在气化炉外壁升温实验平台上对该耐高温光纤进行温度实验。实验结果表明：分布式光纤传感系统的测温范围为0~300 ℃，测量温度精度为±2 ℃，能够分辨出高温异常情况。

针对机器人对工作环境进行反馈进而实现自动化作业, 展开了对压电式六维力传感器的研究。本文选用压电石英作为力敏元件, 结合并联分载原理及多点测量原理提出一种 8点支撑轮辐式压电六维力传感器结构及其测量原理, 它具备强解耦、轻量化、大量程和高固有频率的特点。利用 ANSYS软件进行参数化建模, 并进行六维力静力学仿真实验, 验证了 8点支撑轮辐式传感器测量原理。搭建了准静态标定及动态标定平台, 对设计的压电式六维力传感器进行标定。实验结果表明, 传感器的非线性度 <0. 5%, 维间干扰 <4%, 固有频率超过 6 kHz。轮辐式结构压电六维力传感器可以有效地完成六维力测量并消除维间耦合, 满足动态测量需求, 为轻量化大量程传感器的设计提供了理论基础和设计依据, 对其他类型压电式六维力传感器设计和研制具有重要的参考价值。

非接触式测振技术有着非侵入无损检测、空间分辨频率高、实时性强等优良的特性。为了实现大视场、多点实时测量,提出了一种基于双目机器视觉的三维测振技术。在待测物表面粘贴100个圆形发光标志点,选取不同频率、振幅的标准振动台进行测试,分别采集500帧图像进行处理。实验结果表明,测量精度为54 μm/m,该系统具有良好的稳定性,可满足大多数振动测量的要求。

提出了一种光刻机照度均匀度多点测量方法,该方法利用紫外增强PIN光电二极管,同时快速测量曝光机照面多点的光强,通过在传统电流-电压放大电路的基础上进行改进,同时使用复合放大的方法,大大提高了曝光机照度均匀度多点测量方法的重复性,使每一测量单点测量重复性控制在0.02 mW/cm ²。利用紫外增强PIN光电二极管光刻机光源进行实验,结果表明,多点测量一致性小于0.1 mW/cm ²,且检测的照度均匀性符合要求。

为了实现微流体流场中多点速度测量，提出基于双芯光子晶体光纤的激光多普勒速度计研究。理论分析基于双芯光子晶体光纤的相干特性和控制体特征。计算结果表明纤芯间距为7.4 μm，在控制体内可产生5 条干涉明纹，与实验结果保持一致。但由于噪声的存在，实验所得各级条纹的强度比值比理论计算结果小。增大纤芯间距，可增加控制体内的干涉条纹数量，从而提高速度测量精度。从双芯光子晶体光纤出射的光斑至相干过程的成像结果表明，速度计的工作距离约30 μm。分析基于双芯光子晶体光纤的激光多普勒多点速度测量原理，并进行单点、两点和三点速度测试。单点测量时，粒子平均速度为0.980 m/s，相对不确定度为0.5%；两点测量时，粒子平均速度分别为1.761 m/s、1.769 m/s；三点测量时，粒子平均速度分别为2.106、2.084、2.097 m/s。实验结果表明，基于双芯光子晶体光纤的激光多普勒速度计可进行多点速度测量，而且具有探头微型化、系统简单的特点，因此可嵌入微系统进行流场的多点速度测量。

针对单组分毒气识别与单组分毒气痕量浓度测量的需求，本文提出了以吸收光谱为检测手段、采用多点测量技术方案的毒气阵列检测系统，并以金属卟啉为敏感物质研制了一种新型的阵列式气敏传感器。重点研究了检测系统的工作原理和两种毒气模拟品的光谱响应模式，给出了响应模式的偏最小二乘法与BP 神经网络组合的识别模型和痕量浓度测量的计算算法。实验结果表明，本系统对气态甲基磷酸二甲酯(DMMP)与气态二甲苯(DMB)两种毒气模拟品和沙林、梭曼与光气三种毒气共50 个未知样本预测识别的正确率为98%，两种毒气模拟品(DMMP 和DMB)的最大相对测量误差为3%。

利用表面等离子体共振效应,研究了金属镀层厚度对光纤表面等离子体波传感器的影响。在其它参量一定的情况下,不同金属膜层厚度的传感器对应着不同的共振波长,根据这一特性设计了分布式光纤表面等离子体波传感器。突出优点是能进行多点测量。

文中将激光衍射技术的测量推广到一个新的应用领域,即对宽度达1.5m的柔性石墨卷材进行测量.高质量的宽幅石墨卷材应用前景很广,但其生产过程要求必须有配套的实时、无损伤的测量监测系统.文中以小功率的激光器作为光源,提出了一套可以对其厚度和均匀性进行在线测量的方案--以相对比较测量法测厚度,以多点测量测均匀性.文中讨论了测量系统一些重要相关参数的选取;对测量装置给出了一些从实践中总结的改良措施;还对衍射条纹的信号处理进行研究.