光谱范围和信噪比是评价太赫兹时域光谱仪性能的重要参数。为了解决太赫兹时域光谱仪光谱范围和信噪比的校准问题，介绍了太赫兹时域光谱仪的构成及原理，比较了目前常用的光谱范围和时域信噪比校准方法的优缺点，并优选其中一种方法，设计了太赫兹时域频域信噪比参数校准方法。以空测时频域信号幅值最大值的1/M对应的频率范围作为光谱范围，研究了M取值对光谱范围的影响。M值越大，则光谱范围越宽。当M值≥50时，光谱范围变化不大。对空测时域信号的信号和噪声进行定义，并计算出时域信噪比。以空测时的频域功率谱作为信号，以金属板遮挡光路时的频域功率谱作为噪声，从而计算出频域信噪比。进行了光谱范围和信噪比校准实验，采用对照法研究了湿度变化对太赫兹时域光谱仪测量范围和信噪比参数的影响。当相对湿度≤50%时，对光谱范围和时域信噪比影响不大；当相对湿度＞50%时，因为空气中水蒸气对于太赫兹的吸收急剧增加，光谱范围和信噪比急剧缩小。

爆炸物等危险品的分子振动和转动能级在太赫兹频谱段具有独特的指纹谱特性, 且太赫兹波对非极性物质及介电材料有较强的透过性及低能性, 因此利用太赫兹光谱可以实现障碍物隐匿复杂环境下的危险品无损探测。目前各种相关材料的太赫兹吸收光谱标准库并不完善, 且市面上各类太赫兹光谱仪硬件参数不同、检测标准不统一, 导致单纯依赖特征吸收峰的识别方法并不可靠。针对上述问题, 提出一种不依赖于吸收峰准确性的物质识别技术路线: 提取物质在不同频率分辨率、不同障碍物隐匿情况下的太赫兹吸收谱, 利用Marr小波变换在频域上展开得到具有特征唯一性的小波频域尺度图, 建立样本集; 其次, 结合迁移学习方法, 利用Xception网络对样本集进行训练识别。实验结果表明, 此方法可以很好地对不同障碍物隐匿环境中的危险品进行分类识别, 识别准确率可达94%。说明此方法的识别准确性不受系统频率分辨率即吸收谱精确度等系统因素影响, 为邮件及快递包裹等障碍物隐匿危险品无损检测、定性识别提供了一种新的技术思路。

材料太赫兹吸收谱的指纹特性已被广泛应用于物质识别，但实际大气环境下，水蒸气对太赫兹波的强烈吸收会导致光谱严重振荡，假峰、弱峰、混叠峰相继增多，严重影响寻峰比对的精度及物质识别的能力。针对上述问题，提取相对湿度为2%，15%，35%，45%和60%环境下爆炸物的太赫兹吸收光谱信息数据，利用连续小波变换将光谱在频域上展开得到具有特征唯一性的频域尺度图；再基于深度学习方法，以ResNet-50网络模型为基本网络结构，对上述5种不同湿度环境下得到的爆炸物频域尺度图进行网络分类训练，其测试集分类准确率达96.6%。为验证该技术在未经训练湿度样本下的有效性，将相对湿度为50%，55%和67%时爆炸物的时域信号送入该识别系统，分类准确率可达96.2%。实验结果表明，基于小波变换与ResNet-50网络分类训练的太赫兹物质识别方法相比于传统寻峰方法大幅提升了爆炸物在高湿度环境下的识别准确率，规避了降噪、平滑等一系列复杂预处理操作，极大拓展了太赫兹光谱探测技术的工程适应性，为山地、森林、洼地等高湿度、极复杂的作战环境下精确探测、识别地雷等爆炸物提供了技术支持。

为了解决光污染中存在的极端亮度对比问题，针对此类复杂照明光环境，提出了一种基于高动态范围成像技术的极端亮度测量方法。利用24色标准色卡和CS-2000分光辐射亮度计对D5300数码相机进行标定，获得了高动态范围亮度分布图像与CIE 1931-XYZ表色系统刺激值之间的拟合关系，实现了极端亮度对比环境中亮度分布的准确测量。通过在城市道路中实地测量，验证了基于高动态范围成像技术的极端亮度测量方法的亮度测量动态范围可达10⁴，其测量值与CS-2000分光辐射亮度计测得的标准亮度值的相对误差分别为?2.2 %和?2.5 %，表明该方法具有良好的适用性，可为道路照明质量的高效、高准确度测量提供计量保障，为有效防治光污染等复杂光环境问题提供了解决方案。

微光夜视仪是信息化战争夜战中必备的一种仪器，广泛应用于夜视单兵侦察、枪瞄、车载、机载等作战领域。分辨力是衡量微光夜视仪探测能力的重要参数，是反映其综合性能的关键指标之一。为了解决现场使用、保养和维修等全寿命周期的各个环节中微光夜视仪的性能保障难题，研制了便携式微光夜视仪分辨力测试系统，主要组成部分包括光源组件、供电电池、靶标转轮、成像物镜、照度计、电池电压测量反馈模块、适配器和触摸显示屏等，实现了对微光夜视仪分辨力的测试，可在现场替代实验室测试系统，弥补其体积大、不便携带等缺陷。

发散角是太赫兹源光束特性的重要衡量指标，是太赫兹光学系统设计的重要参数。研究了太赫兹源发散角测量原理，设计了一种由精密弧形导轨、斩波器、狭缝组件、太赫兹高莱探测器、锁相放大器和计算机系统组成的测量装置，设计了一种由自准直仪、光学角规和CCD相机组成的发散角测量装置标定模块，对太赫兹肖特基倍频源和太赫兹雪崩固态源的发散角进行了测量。此外，对测量结果不确定度进行了评定，其不确定度水平达到 ${U_{{\rm{rel}}}}$=3.2%（k=2）。太赫兹源发散角的准确测量为深空探测、战术通信、反隐身、战场隐蔽目标识别等领域提供了有力的支撑。

研究了脉冲光源有效光强空间分布的Blondel-Rey法，采用复合梯形数值积分实现了瞬时光强的测量，并对高色温光源测量时的光谱失配校正进行了分析。构建了基于双反射镜同步测量原理的脉冲光源有效光强空间分布测量装置，详细分析了全空间分布式旋转平台、脉冲光强探测系统、光谱失配校正用高分辨率光谱仪等重点组成部件。采用高色温调制光源对测量装置进行了校准。最后，对该装置的测量不确定度进行了分析，其扩展不确定度可以达到3.0%。