针对目前变压器油中溶解气体分析装置体积庞大、抗电磁干扰能力弱、油路复杂等问题，将光纤传感和光声光谱技术结合，设计了一种基于光纤光声传感的变压器油中溶解气体分析系统，用于检测油中溶解的微量乙炔气体。通过谱线分析优化激光波长，并设计了恒温激光驱动模块。采用两根单模光纤分别将泵浦激光和探测光传输到光声探头中，气体吸收光能产生的光声信号由法布里-珀罗干涉型悬臂梁探测，并利用设计的光谱测量和信号处理模块进行解调。实验结果表明，设计的光纤光声传感系统可有效探测出变压器油中溶解的乙炔气体的光声信号，检出限达到0.5 μL/L。

针对H₂S气体在近红外波段的吸收系数低导致检测灵敏度难以提高的难题，提出了基于共振式多通光声池的SF₆分解产物H₂S气体检测技术。对赫里奥特型多通光声池进行优化设计，激光光束反射次数达到20次。近红外激光经功率放大后入射到多通光声池，通过多次光学反射大幅度提升了光声信号的激发效率，结合声学共振放大技术、光纤放大技术和波长调制-二次谐波检测技术，搭建了一套光声光谱气体检测系统，实现了SF₆背景下微量H₂S气体的高灵敏度检测。实验结果表明，归一化噪声等效吸收系数为2.23×10^-9 cm^-1·W·Hz^-1/2，在平均时间为100 s时，该检测系统对H₂S气体的检测极限达到2.7×10^-8。

针对真空脱气法脱气效率高但气量少的特点，提出了基于微型共振光声池的高灵敏度油中溶解气体检测技术。使用真空脱气法对变压器油中溶解的乙炔气体进行脱气，结合气室体积为12.4 mL的小体积H型共振式光声池，实现对油中溶解乙炔气体浓度的高灵敏度测量。利用掺铒光纤放大器对激光功率进行放大，并分析在近红外波段乙炔、水蒸气和二氧化碳的气体吸收光谱，选择较合适的气体吸收谱线进行光声信号激发。通过实验对激光调制电流和调制频率等参数进行优化。配置不同浓度的油样对系统的性能进行测试，得到系统对乙炔油样的最低检测限为0.2 μL/L。

搭建了一套气室容积仅为0.79 mL的非共振式光声光谱检测装置，在0至100 ppm浓度范围内，激发的光声信号幅度与SO₂/SF₆混合气体浓度之间有良好的线性关系，响应度为5.59 μV/ppm。系统的归一化噪声等效吸收系数为7.2×10^-8 cm^-1W·Hz^-1/2。Allan-Werle方差分析结果表明，当平均时间为100 s时，系统对SO₂的检测极限达到0.1 ppm。本文提出的高灵敏度SO₂气体原位检测技术为判断SF₆气体绝缘设备的故障程度提供了有效的解决方案。

变压器发生过热或者放电故障时，绝缘油中除了溶解有C₁、C₂等特征气体外，还存在少量C₃组分气体，会对其他特征气体的检测产生干扰。通过分析气体交叉干扰产生的原因和C₁、C₂、C₃组分气体的红外吸收图谱，确定了滤光片参数并研究了滤光片带宽内的气体吸收系数，理论计算了C₃H₈和C₃H₆组分对C₁和C₂气体测量的干扰系数。搭建了基于红外热辐射光源和非共振光声池的光声光谱多组分气体分析系统。实验结果表明，C₃H₈气体对CH₄、C₂H₆、C₂H₄、C₂H₂四种气体的干扰系数分别为3.78%、84%、1.5%和1.6%，C₃H₆气体对CH₄、C₂H₆、C₂H₄、C₂H₂四种气体的干扰系数分别为2%、32%、69.6%和2.6%。该研究对于评价和指导提升光声光谱变压器油中溶解气体分析装置的技术水平具有重要意义。

当成像系统的物面与光学透镜所在平面不平行时，如果像面、物面及透镜所在平面三者相交于一条直线—即满足沙氏成像原理（也称沙姆定律），则成像系统依然可对物面清晰成像，从而实现理论上的无穷远景深。基于沙氏成像原理而发展起来的沙氏激光雷达可采用连续波二极管激光器作为光源以及图像传感器作为探测器，因而具备近距离探测盲区小、结构紧凑、低维护、高性价比等特色和优势。近年来，沙氏激光雷达技术逐渐应用于大气环境监测、三维目标成像、荧光（高光谱）激光雷达探测、生态学研究、燃烧诊断、水体光学测量等领域。文中将系统性地阐述沙氏激光雷达技术的基本原理，详细探讨其在相关领域取得的最新研究进展，并对未来研究工作进行展望。

设计了一套基于红外热辐射光源的光声光谱多组分气体分析仪。通过分析多组分气体间交叉干扰的主要因素以及特征气体的红外吸收谱线，确定了中红外带通滤光片的参数。利用标准气体对设计的光声光谱仪进行标定，研究了待测气体之间交叉干扰的定量关系，并利用湿度发生器对装置受到水气干扰情况进行分析。实验结果表明，C₂H₂对CH₄、CH₄对C₂H₆的干扰水平分别达到10.49 μV/（μL/L）、18.66 μV/（μL/L），其他烃类气体间的干扰可以忽略。CO₂对CO、CH₄、C₂H₂和C₂H₄干扰响应度分别为1.615 μV/（μL/L）、0.055 μV/（μL/L）、0.130 μV/（μL/L）以及0.016 μV/（μL/L）。此外，水气对C₂H₂、CH₄、C₂H₆、C₂H₄、CO和CO₂都会产生一定的干扰，干扰的响应度分别为0.591 μV/（μL/L）、0.421 μV/（μL/L）、0.071 μV/（μL/L）、0.007 μV/（μL/L）、0.051 μV/（μL/L）和0.055 μV/（μL/L）。实验结果表明C₂H₂对CH₄、CH₄对C₂H₆、CO₂对CO以及高浓度水气对其他气体的检测会产生较高水平的干扰，在测量过程中应当考虑扣除。