利用HITRAN数据库中常温下的线强参数修正到了测量温度,利用算法得到合成校准光谱。将合成校准光谱和实验得到的光谱进行非线性最小二乘拟合,从而得到 不同温度下的标准CH4浓度。这种反演算法在常温下具有很高的精度,但随着温度的升高,浓度反演的误差逐渐增大。因此,有必要通过傅里叶变换红外光 谱(FTIR)技术,对高温气体反演进行温度修正,利用分区间给出温度修正系数的方法,结合HITRAN数据库,得到了较好的合成校准光谱。

高温气体流场辐射特性在高超声速飞行器目标探测、识别和气动热环境预测等方面具有重要应用。基于带辐射模型，考虑硅基防热材料热化学烧蚀产物的可见光和红外辐射机制，建立了烧蚀产物光谱参数的计算方法，发展了高温气体烧蚀流场辐射特性计算软件。高温气体烧蚀流场的数值模拟结果，利用所发展的辐射计算软件，计算分析了自由飞弹道靶实验模型及高超声速钝头体流场的辐射特性，重点研究了各种烧蚀产物的影响。研究表明：烧蚀产物对流场红外辐射特性具有重要影响。

主要介绍了依托高频等离子体风洞建立的高温气体辐射测量平台, 并在此平台上开展了高温二氧化碳气体红外辐射实验测量。 介绍了高频等离子体风洞的运行原理、 流场特性及工作介质;介绍了实验测量的条件、 装置、 标定、 数据处理方法和结果分析;通过自建的高温气体发射光谱测量平台实验测量了二氧化碳气体在1 500～3 000 K范围内4个温度点的红外发射光谱;介绍了Abel变换在测量二氧化碳气体红外辐射空间分布中的应用, 通过Abel变换获得了高温下二氧化碳气体红外辐射的空间分布结果;分析了高温二氧化碳气体在4.3 μm附近的红外辐射的强度及其中心波长随温度变化的分布, 得到了发射峰中心波长随温度的升高向长波方向展开的结果, 并与文献结果进行了对比分析。

为研究飞行器在高超声速飞行时其表面高温气体的光谱特性，提出一种高温气体分子光谱系数计算的实用方法。通过对飞行器表面研究区域内高温气体分子各能级的数密度进行计算，研究分子跃迁谱线的增宽效应，基于HITRAN数据库获取所需光谱参数，最后采用逐线计算法对气体分子的光谱系数进行计算。该方法能够有效计算高温气体在不同波数下的光谱系数，其结果能够为分析高超声速飞行器气动流场和目标光谱辐射特性提供重要的计算参数，进而为研究其热防护及光学探测提供数据支持。

从理论和实验两方面分析了光谱线线宽随温度的变化规律。 将HITRAN数据库中常温下的线强参数修正到了测量温度, 进而得到合成校准光谱。 将合成校准光谱和实验测得的光谱进行非线性最小二乘拟合, 得到了不同温度下标准气体CO浓度。 这种反演算法的浓度误差在常温下不超过5%, 具有很高的精度, 但随温度升高浓度误差逐渐增大。 从残差光谱曲线看, 温度升高, 残差曲线中有与分析组分CO结构相同的明显结构。 而且温度越高, 这种结构越明显并且不能通过增加拟合次数来消除这种结构。 实验结果与理论分析的对比表明, 较高温度下出现的反演误差主要是由合成校准谱的温度修正方法不适用于高温气体所致。 这些结果对于准确修正光谱线参数以及怎样更准确反演高温下气体浓度的进一步研究都有重要意义。

爆轰驱动过程中产生的高温高压气流对铝质膜片、 激波管壁产生烧蚀和冲刷作用, 以致激波管壁、 端盖上附有氧化铝等杂质, 而高温下AlO自由基在气体分子的高速碰撞下被激发并产生强烈的辐射, 从而干扰了高温气体辐射光谱的分析。 用爆轰驱动加热技术将空气加热到4 000～7 000 K, 利用多通道光学分析仪对AlO自由基辐射光谱进行分析, 实验发现在460～530 nm波长范围内有多支辐射非常强烈的AlO自由基B 2Σ＋-X 2Σ＋(T00=20 689 cm-1)带系辐射谱带, 且每支谱带都由多个带头组成, 带头间隔约为2 nm, 带头处于高频位置并向低频方向伸延。 通过实验与理论计算相结合, 重点分析了AlO自由基B 2Σ＋-X 2Σ＋带系辐射光谱的结构特征。 AlO自由基C 2Πr-X 2Σ＋(T00=33 047 cm-1)带系辐射光谱处于270～335 nm波长范围内, 其辐射强度相对于B 2Σ＋-X 2Σ＋带系较弱, 并且与OH基A 2Σ+-X 2Π(T00=32 682 cm-1)带系辐射光谱互相干扰而难以分辨, 对该波段高温空气的辐射光谱分析产生不利的影响。