臭氧是大气中一种重要的微量气体, 是影响对流层与平流层大气运动的重要成分之一, 臭氧的高精度探测对于环境和气候具有重要的意义。OMI 传感器是目前具备探测全球臭氧含量的主要遥感传感器之一。利用地基 Pandora 观测网全球范围内 44 个臭氧观测站点数据对 OMI 卫星数据产品进行了精度验证。结果表明: OMI 臭氧产品与 Pandora 地基测量结果之间具有很好的线性相关性, 相关系数达到 0.948, 但精度结果存在区域差异。在南半球地区, 相关系数为 0.915; 在北半球低纬度地区, 其相关系数为 0.932, 中纬度地区相关系数为 0.948, 而在高纬度地区, 相关系数达到了 0.957。 此外, 验证精度还与臭氧柱总量存在相关性, 在臭氧柱总量低于 220 Du (对应臭氧空洞条件) 时, OMI 卫星产品存在高估现象, 高估约 13%; 而在臭氧柱总量高于 400 Du 时, OMI 的臭氧产品低于 Pandora 地基测量结果, 且随着臭氧柱总量增加, 低估情况也越严重, 在臭氧柱总量达到 500 Du 时, OMI 臭氧产品低估约 4%。

为快速获取及评价混凝土的综合性能，选取影响混凝土综合性能的6个主要因素为输入数据，混凝土综合性能(28 d强度、坍落扩展度及表观密度)为输出数据，建立基于相关向量机(RVM)的混凝土综合性能预测模型，对14组学习样本进行拟合训练，并对其余5组预测样本进行预测。结果表明：在相同的样本条件下，与BP神经网络模型进行对比，RVM模型预测精度更高，离散性更小；同时，与实际值相比，RVM模型预测的混凝土综合性能指标的平均相对误差均明显小于BP神经网络模型预测得到的平均相对误差，进一步验证了RVM模型对混凝土综合性能预测的可靠性，具有较好的推广价值。

导光式共孔径光电成像系统具有转动负载小、多波段共孔径，可实现静密封等特点，目前被广泛应用于多种平台的光电设备。但其相对于转塔式光电设备而言存在像旋问题。转塔式光电设备的光轴相对误差在不同方位、俯仰角度时保持不变，故可直接通过给跟踪视轴一个固定的拉偏量，以保证各视轴的统一。导光式共孔径光电设备由于像旋的存在，其光轴相对误差在不同方位、俯仰角度时并不一致。以导光式共孔径光电跟踪设备的典型光路为研究对象，分析了由于像旋导致的光轴相对误差变化规律，给出了补偿公式并进行了实验验证，将导光式共孔径光路的光轴相对误差由约192″(RMS)补偿到约15″(RMS)。结果表明本文推导的近似公式可有效补偿导光式共孔径光路的光轴相对误差。

可调谐半导体激光光谱技术（TDLAS）是光谱检测技术的一个分支, 具有高灵敏度、 高分辨率、 实时监测、 便携性好、 小型化等优点, 在工业环保、 医疗检测、 气象监测等领域得到了广泛应用。 TDLAS气体传感器的测量精度与标定曲线密切相关, 标定时, 常用最小二乘法对标定曲线进行多项式拟合, 但最小二乘法是以绝对误差的最小平方和作为评价标准, 无法对相对误差进行约束, 在低浓度量程下TDLAS气体传感器的标定曲线相对误差偏大, 限制了标定量程。 推导了光强透射率对数与气体浓度关系式作为目标函数, 提出了基于相对误差意义下的最小二乘法, 迭代方法采用高斯-牛顿迭代法（Gauss-Newton iteration method）, 实验以雅士林DHS-100恒温恒湿箱来产生大量程范围的水汽标定浓度, Vaisala HMT337在线湿度检测仪的测量值作为标定浓度, 自主研发的TDLAS湿度传感器选择波数为7 306.752 1 cm-1的水汽吸收峰, 气室的光路长为50 mm, 对1%~50%VOL的水汽浓度进行了拟合标定, 对比了最小二乘法与相对误差最小二乘法的标定拟合结果。 实验结果表明: 采用最小二乘法拟合时, 在低浓度量程下会出现较大的相对误差, 高浓度量程下相对误差逐渐减小, 无法保证整个大量程下测量精度要求; 采用相对误差最小二乘法拟合时, 在整个大量程范围下的相对误差波动比较小, 相对误差分布曲线比较平稳, 最大相对误差和相对误差标准差都远小于最小二乘法的拟合结果; 以Ratio-C关系式作为目标函数, 采用相对误差最小二乘法进行拟合标定时, 最大相对误差为0.049 4, 相对误差标准差为0.023 7, 远优于最小二乘法的拟合结果, 符合TDLAS传感器测量精度要求, 验证了相对误差最小二乘法的标定算法可靠性, 提高了TDLAS气体传感器的测量精度。

为了实现恶劣环境下瞬态高温的精确测量, 设计了基于原子发射双谱线测温原理的光电测温器。采用高温黑体炉对光电测温器进行特定常数静态标定实验, 选用CuⅠ 510.5nm和CuⅠ 521.8nm两条波长间隔小的谱线作为测温时的温标谱线, 得到了测温常数A的值为0.1083, B的值为628.387。对标定后的光电测温器进行Cu燃烧温度场温度测试实验, 并与计量部门标定过的M5型红外测温仪测量的标准温度进行比较。结果表明, 两种方法测得温度的平均相对误差为1.3%。该研究为原子发射双谱线测温法准确测量瞬态高温提供了理论依据。

基于光学薄膜理论,采用光学特征矩阵法推导了空气隙Fabry-Perot(F-P)标准具高反射膜反射相移与入射角的数学模型,并用TFCalc膜系设计软件仿真分析了入射角范围在0°~3°时反射相移的变化,对数学模型进行了验证。结果表明,反射相移与入射角呈指数递增,入射角度在3°时反射相移为2.88×10 -3 rad。实验搭建了F-P干涉成像光路,测得F-P标准具间距为(2015.50919±0.00002) μm,相对误差限约为8.6×10 -9;与未考虑反射相移的测量结果[间距为(2015.50864±0.00082) μm,相对误差限约为9×10 -7]相比,测量准确度有了明显改善。

针对衍射光学元件制造中材料选择的局限以及遮挡效应,采用了紫外光固化有机-无机纳米复合材料快速成型技术制造衍射光学元件,获得高折射率、高色散的衍射光学元件。通过有机-无机纳米复合材料制备实验获得了一种适合制造衍射光学元件的复合材料配方,配方各成分包括质量分数为57.97%的2官脂肪族聚氨酯丙烯酸酯(2PUA)、质量分数为38.64%的季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、质量分数为1.45%的光引发剂184(Irgacure 184)、质量分数为1.93%的分散剂163(disperbyk 163)和质量分数可控的纳米粒子ITO。使用该方法制备了紫外光固化衍射光学元件,并使用台阶仪测量得到衍射光学元件模芯表面的平均微结构高度为13.26 μm,光固化衍射光学元件表面的平均微结构高度为12.58 μm,使用光固化衍射光学元件与模芯微结构的相对误差为5.141%。紫外光固化有机-无机纳米复合材料的衍射光学元件制造技术突破了材料选择局限,减小了遮挡误差,对宽波段的折衍射混合光学系统的快速成型具有重要意义。