拉曼光谱具有分辨率高、 分析速度快、 检测样品制备简单、 无损以及可在线测量等优点, 被广泛用于分析物质的成分与分子结构信息, 可以对多种有机物和无机物进行定性和定量的分析。 目前主要应用多以相对比较成熟的定性分析为主, 用于定量分析时, 一方面由于拉曼光谱的重现性较差, 会受到很多内部因素干扰; 另一方面, 拉曼光谱的分析理论相比于传统技术还不够完善, 分析结果的误差较大, 限制了其在定量分析中的应用。 在基于强度比值的定量分析中, 拉曼强度归一化理论的出现为拉曼光谱的应用提供了理论依据, 参考峰/内标峰及拟合方法的选择对测量准确性和稳定性有较大的影响。 采用激光拉曼系统研究了不同浓度乙醇溶液拉曼光谱特征峰（C-C-O对称伸缩, 874 cm-1）与其他参考峰/内标峰的相对强度关系, 分别提出了基于乙醇本征峰位比值法和基于CCl4特征峰位的内标法, 建立了线性回归分析模型, 经归一化处理后两种方法均可有效消除系统中的突变噪声及强荧光背景的影响。 通过联合假设检验等统计学方法对比了不同组内与组间的数据差异, 确定了两种方法中准确性和稳定性最好的参考峰/内标峰。 F检验与t检验表明, 用乙醇自身峰位比值法进行标定时, 以1 446 cm-1（CH3-不对称变形）处特征峰为参考峰建立的标准曲线能更为准确地反演乙醇的浓度; 用CCl4作为内标物时, 以446 cm-1处拉曼特征峰为内标峰时的标准曲线具有更高的稳定性和准确度。 30 d内进行二次复测量时无需进行标准曲线的再次测量与绘制, 避免了重复的定量分析实验以及后期数据处理过程对时间的消耗。 根据不同标定方法建立的线性回归模型能够为乙醇溶液浓度的定量分析提供实验依据, 通过该模型在乙醇溶液浓度检测系统中的应用, 可以较为精确地实时反演乙醇浓度, 从而实现对具有强荧光背景干扰的高浓度范围的乙醇溶液准确、 快速、 实时的定量分析。

为了深入研究高频超声振动(high-frequency ultrasound vibration, HFUV)对飞机薄壁结构激光焊接微熔池的影响机理, 借助COMSOL软件, 建立了激光微熔池模型, 开展了旁触式单振源模式下振幅、超声加载位置等参数对熔池声压作用规律的仿真计算, 分析了超声空化效应和声流效应的产生条件, 并试验验证了超声功率对接头微观组织以及生成相的影响。结果表明, 高频超声振动使得激光微熔池内部声压产生正负交替变化, 温度场更加均匀, 有利于空化泡的形成、闭合和超声空化效应的产生, 降低残余应力; 超声加载位置、超声振幅与熔池输入声压成正比, 超声加载位置每靠近熔池10 mm, 熔池声压增大2~3倍, 每增大4 μ倍的振动幅值, 熔池输入声压增大10 Pa; 超声振动对熔池主要起搅拌作用, 当振幅＞7 μm、加载位置到熔池距离＜60 mm时可产生声流效应, 距离＜15 mm时, 影响机制则以空化效应为主; 随着辅加超声振动场强度的增大, 焊缝组织的晶粒度呈单调增加的趋势, 即组织随超声功率的增加逐渐细化。

为改进激光焊接质量，在1CR13不锈钢激光焊接过程中施加超声振动对焊接件进行跨态处理，通过焊缝组织观察和分析，研究超声振动对激光焊接影响的规律。试验结果表明，在超声振动作用下，焊缝与基体结合界面处柱状晶定向凝固受到影响，部分柱状晶结晶方向趋于杂乱，断面晶粒度随振动功率增加呈增大趋势，晶粒得到细化。结合金属凝固理论与超声空化理论，分析超声振动对焊接熔池作用的机理，认为超声振动产生的空化效应造成焊接熔池微区温度降低与局部高压，增加了熔体结晶驱动力，减小了凝固激活能，提高了形核率，得到了更加细密的组织。

在图像特征提取中, 样本标签并非完全真实有效, 可能导致图像归类框架的分类精度大幅下降, 而现有标签恢复算法面临含噪样本难以高效再利用的瓶颈问题。为此, 本文提出一种基于子集划分迭代投影集成的标签恢复算法。该算法首先随机多次地提取小规模子集信息, 然后综合主成分分析、邻域图正则化及 K-近邻算法等技术进行样本图像的可靠降维与迭代投影集成, 最后遵循多数投票原则实现标签复原。本文选取两大代表性的人脸数据库, 对多种标签恢复算法进行了不同指标下的大量对比分析。实验结果证明, 本文算法能够有效地校正样本的含噪标签, 在同一图像归类框架下针对 Yale B与 AR数据库分别使分类精度提升了 16. 9%与 8. 1%。相较于目前最好的标签恢复算法, 本文子集划分迭代投影集成算法可以提升 4. 3%~4. 7%的分类精度, 且在确保样本数据完整性的同时具备了一定的可扩展性。

为改善TC4钛合金激光焊接质量，引进超声振动场辅助激光焊接工艺，即超声跨态处理(UPPLW)，通过改变超声场强度，采用三圆截点法研究超声功率对激光焊接接头微观组织的影响，利用可靠性理论对数据进行分析。结果表明，在外加辅助超声场作用下，随着超声功率的增加，焊缝组织晶粒有逐渐细化的趋势，当超声功率为1600 W时，试样焊缝组织的晶粒度较常规方法获得的细化了15.8%。最后分析了超声跨态处理工艺细化组织晶粒的机理。

为实现航空钛合金关键结构的改性去应力修复，在钛合金表面Nd:YAG激光制备了梯度改性修复层，扫描电镜(SEM)观察了微观组织，用能谱分析仪（EDAX）分析了元素成分和含量，测量了抗热震和热疲劳性能。结果表明，修复层微观组织主要为粗大和不完整的树枝晶、相对较细小的等轴和近等轴晶及细小短纤维状形态；随Cr3C2含量增加，树枝晶的数量、大小均呈上升趋势。梯度修复层比传统复合涂层具有更优异的抗热疲劳和热震性能。修复层表面氧化膜均匀致密，主要为连续的短纤维状组织，Ti600基体的氧化膜主要为疏松的金红石结构的颗粒状TiO2晶粒，以多面体规则形状堆垛，且晶粒粗大。

为解决脉冲激光焊接工艺参数多，参数调整依赖经验的现状，采用二次回归正交旋转组合的方式，设计激光焊接TC4薄板的试验方案。基于响应面法构建TC4薄板激光焊接工艺参数（电流、脉宽、频率）与预测响应值（接头拉伸强度）之间的数学模型，并通过该数学预测模型对各焊接工艺参数在焊接过程中的影响规律进行了研究。分析表明，焊接电流对激光焊接接头的拉伸性能具有主要影响，而脉宽和频率在对接头拉伸性能的影响方面具有明显的交互作用，且任一单因素对接头拉伸性能的影响效果均小于焊接电流。得到适用于1.5 mm厚TC4薄板的最优焊接工艺参数，并进行了相关试验验证，结果表明，所建模型与实际符合良好，具有工程实用价值。