空气耦合（简称“空耦”）超声换能器具有非接触检测、适合复杂工况和原位检测等独特优势，已被广泛应用于超声无损检测等领域。声场重建对于开展空耦超声换能器声束宽度、扩散角等声场特性参数的表征，进而保障超声检测系统的横向分辨率及定位精度具有重要意义。笔者基于声光效应和层析成像技术对50~200 kHz空耦超声换能器的声场重建开展研究。超声声场的重建质量与空间分辨率密切相关，但高空间分辨率会导致扫描时间呈几何倍数增长。笔者从仿真和实验的角度对声场空间分辨率（即声场扫描参数）进行优化，在保证声场重建图像质量的前提下将扫描效率提高了2~4倍。同时，将优化后的声场重建结果与传声器在相同位置处的声场直接测量结果进行比较，验证了声光效应层析成像进行超声声场重建的可靠性。

为了分析三维光电振动测量仪测量的三维数据准确性,提出了一种利用标准小球做相对校准的简便方法。组成三维光电振动测量仪的5台激光测振仪发出的5束激光同时经过1个透镜,聚焦在位于透镜焦点处且安装在振动源上的标准小球球面上,软件处理小球振动时的三维分量,并与小球3个正交方向放置的3台激光测振仪测得的数据对比。通过微调小球的摆放位置,测量小球不同振动方向的三维振动信息,最后对数据进行误差分析,测量结果验证了该校准方法的可行性和适用性。

为准确测量声场分布, 研究了基于激光测振仪的声场直接测量技术。基于声音在空气中传播时会引起空气折射率周期性变化的原理, 利用激光测振仪测量了激光通过声场时激光光程受空气折射率的调制发生周期性变化产生的振动速度。 由于声场在激光方向上的投影即为激光测振仪测得的振动速度, 测量了声场在不同投影方向上的振动速度, 再由Radon逆变换重构声场复振幅分布, 从而实现了对声场的直接测量。文中实验测量了2 kHz声场引起的振动速度振幅分布和相位分布, 进而重构得到声压振幅分布和瞬时声压分布。测量得到空间分辨率为2 cm, 声压振幅最大为0.026 Pa, 对应的声压级为62.3 dB。实验结果表明, 基于激光测振仪的声场分布直接测量方法是可行的, 该方法解决了现有麦克风阵列接触式测量声场存在的问题。

采用直圆型柔性铰链设计了承载能力较大的双柔性平行六连杆微纳定位平台，并对其性能进行了测试。基于柔性铰链经典刚度公式计算了直圆型柔性铰链转动刚度，推导了双柔性平行六连杆微动平台在运动方向的整体刚度函数; 建立了平台的动力学模型，得到了平台的固有频率解析式。基于静动态特性优化设计了双柔性平行六连杆微纳定位平台，得到了平台的优化参数。基于激光干涉仪和多普勒激光测振仪建立了平台的静动态特性测试系统。 对微纳定位平台进行了试验和测试，结果显示: 刚度的理论计算值为7.92 N/μm，试验值为7.44 N/μm，误差为6.5%; 固有频率的理论模型值为349.9 Hz，实验值为342.2 Hz，误差为2.3%。空载和加载为250、500、2 000、2 250、2 500 g时的平台位移表明加载不均匀会对平台输出位移产生较大的影响，当加载为2 500 g时，不均匀加载对位移的影响量约为均匀加载的5倍。此外，平台最大位移为56.59 μm。重复定位精度测试显示，在施加电压50、100、150 V时，定位平台在同一输入电压下的位移最大偏差为0.896 μm。实验结果表明，建立的双柔性平行六连杆的刚度和固有频率计算模型是正确的，设计的微动平台的最大位移及精度可满足设计要求。

文中讨论激光多普勒技术的双相检测辨向方法,计算了单周期矩形相位光栅的衍射光强分布,比较了光栅常数相同的矩形相位光栅和振幅光栅的衍射效率.实验研究了一种利用双相检测法辨向的、以单周期矩形相位光栅作光束结合器的激光光栅测振仪系统.介绍了仪器的工作原理和信号处理方法,给出部分实验结果,实验结果与理论分析相吻合.