为了测量液位在警戒值附近变化的情况, 采用新款光纤熔接机制作了一种基于锥形结构的长周期光纤光栅测量液位的光纤传感器, 对传感器进行了理论分析, 搭建了液位传感实验系统, 根据传感器对外界环境的折射率灵敏度, 测量浸没在液体中的光纤长度。结果表明, 在0 mm~12 mm的液位测量范围内, 光纤液位传感器的峰值波长灵敏度和透射功率灵敏度分别是0.700 nm/mm和1.377 dB/nm。该传感器对液位变化测量较为准确, 且采用刻栅方式可有效解决传统长周期光纤光栅中存在的非对称模耦合和偏振依赖性高等问题, 同时具有制作简单、成本低和应用前景广泛等优点。

计算层析成像光谱既有传统成像光谱仪获取目标二维空间和一维光谱“图谱合一”的能力, 还具有高通量测量和免扫描特性, 在光谱成像领域拥有广泛应用场景并得到大量研究。 根据中心切片定理, 计算层析成像光谱仪性能主要受焦平面阵列探测器(FPA)和二维色散元件的性能制约, 以往研究主要在改进二维色散元件设计以增加衍射级次和投影角度以提高精确重建光谱所需的采样量。 从FPA二维色散投影测量入手, 提出并行压缩感知理论和计算层析成像光谱结合的方法, 构建并行压缩感知计算层析成像光谱模型, 利用低分辨FPA实现更高分辨率的色散投影测量, 最终实现高于传统计算层析直接测量的性能水平。 该研究为验证该成像光谱模型的正确性与可行性, 先选用高光谱数据集对色散投影直接测量模型进行了三光谱立方体到二维色散投影和并行压缩感知测量模型重建的仿真实验, 在仿真结果正确的前提下使用连续谱激光器和反射式数字微镜进行了相应的光学系统实验, 完成了投影矩阵的逐点精确标定, 并提出提高标定效率的并行标定方法, 将标定时间降低到单点标定的四分之一。 结果显示并行压缩感知计算层析成像光谱可以获得更高的光谱重建质量, 能获得高于FPA自身性能的高分辨光谱投影并大幅提高光谱重建质量, 验证了所提并行压缩感知计算层析成像光谱的正确性与可行性。

采用楔入劈拉法，针对浸泡在自由水环境中0 h、2 h、5 h、24 h、120 h的3种强度等级(C20、C30、C40)混凝土开展含水率及双K断裂力学特性变化规律研究，为服役于水环境下的混凝土结构安全度评估提供支撑。研究表明：混凝土强度等级越高，吸水速度越慢，含水率越低，达到饱和状态所需浸泡时间越长；混凝土起裂断裂韧度与失稳断裂韧度均随含水率的增大呈近似线性降低。C20、C30、C40混凝土饱和状态的起裂断裂韧度较干燥状态分别降低了29.6%、23.2%、33.4%，失稳断裂韧度较干燥状态分别降低了22.7%、23.9%、33.8%。相同含水率条件下，混凝土起裂断裂韧度与失稳断裂韧度降低幅度基本相似。P-CMOD曲线均明显存在线弹性未起裂阶段、稳定扩展阶段、失稳扩展阶段。随含水率增大，线弹性及稳定扩展阶段斜率均逐渐降低，失稳扩展阶段下降趋势越来越平缓。临界裂缝口张开位移随含水率增大而逐渐降低，混凝土变形能力降低，韧性逐渐减弱。

综述了增材制造马氏体时效钢的研究进展，包括增材制造工艺和后处理对力学性能和微观组织的影响以及异质结构马氏体时效钢和梯度结构马氏体时效钢的力学性能和组织结构特点。此外，还总结了增材制造马氏体钢的合金成分、主要作用及其设计思路，分析了合金成分对马氏体时效钢的力学性能和微观组织的影响，着重讨论了复合颗粒增强相在增材制造马氏体时效钢中的强化效果与强化机制。介绍了增材制造马氏体时效钢在随形冷却模具、激光熔覆修复技术和表面涂层或表面改性等领域中的应用，并对增材制造马氏体时效钢在未来的发展方向进行了展望。

为了测量液位高度变化, 采用基于空芯光纤多模干涉效应的方法, 研究了在外界介质影响下光源在空芯光纤中多模干涉所产生的干涉谱的变化, 进行了基于空芯光纤中多模干涉效应的液位传感实验, 研究了该液位传感器的干涉谱与液位变化的关系以及不同折射率液体对测量结果的影响, 并分析了实验误差。结果表明, 该光纤液位传感器的液位测量范围为0mm~55mm、液体折射率为1.33和1.35时, 液位测量灵敏度分别为0.180nm/mm和0.224nm/mm 。使用单模-空芯-单模结构的传感器进行液位变化测量是较为精准与可行的。

为了识别灌浆套筒内壁因氯离子侵蚀后达到的不同锈蚀程度, 首先, 通过加速锈蚀的相关理论方法推导了套筒内壁达到不同锈蚀率所需要的时长; 然后, 采用电化学法对套筒内壁进行加速锈蚀, 并使用锈蚀监测系统对5组不同锈蚀工况下的试件进行监测, 获得各试件在不同激励频率下的时域信号; 最后, 通过信号峰-峰值和小波包能量值对时域信号进行分析, 提出了两种不同的锈蚀指标。结果表明,基于信号峰-峰值和小波包能量的两种锈蚀指标均能够有效、合理地评估灌浆套筒内壁的锈蚀状态, 为套筒内壁的锈蚀监测方法提供参考。

针对激光掩星探测对流层中上层到平流层下层高度范围内大气温度和压强的反演方法，进行了研究和仿真分析。选择对温度不敏感而对压强敏感的吸收线，利用吸收系数与吸收截面和压强的关系，通过迭代方式求解得到压强。选择弱吸收峰附近的吸收线，利用吸收系数与压强和温度的关系，根据反演得到的压强值通过迭代方式求解得到温度。为减小大气中其他气体吸收以及大气散射等消光因素对反演结果的影响，仿真过程采用差分波长的方法，在氧气A吸收带内，选取合适的吸收线，利用激光掩星差分透过率数据由Abel积分反变换反演得到各个激光轨迹切点高度处的差分吸收系数廓线，然后利用差分吸收系数反演各个切点高度处的压强和温度。仿真结果显示：压强反演误差主要受差分吸收系数反演误差的影响，随高度下降呈不断增大的趋势，最大误差约为6%；根据反演得到的压强值对温度进行反演，温度反演误差主要受压强和差分吸收系数反演误差的影响；两种影响部分抵消，最大温度反演误差在5 km高度附近约为1.5 K。建立误差模型进行分析，对反演误差中出现的一些变化趋势和影响因素进行解释。在去除差分吸收系数反演误差的条件下，对压强和温度进行1次循环求解，得到压强最大反演误差约为0.3%，温度最大反演误差约为1 K，将该条件下温度和压强的反演误差与有差分吸收系数反演误差时的反演误差进行对比，证实了减小差分吸收系数反演误差的重要性。

针对森林复杂冠层结构和林分高密度下遥感树种识别精度不高的问题,将能够提取高维数据立体特征的三维卷积神经网络(3D-CNN)引入到遥感影像树种识别中,并利用残差网络(ResNet)对其进行改进,提出三维残差卷积神经网络(3D-RCNN),以减小网络深度带来的误差,降低退化现象的影响。联合高分五号高光谱数据(GF-5 AHIS)和高分六号高空间分辨率数据(GF-6 PMS),辅以森林资源数据和外业调查数据构建样本集。结合3D-RCNN思想构建树种识别模型。实验结果表明:相较于传统3D-CNN,3D-RCNN将模型网络从12层增加到18层,能够深化网络结构,缓解网络退化;联合GF-5 AHIS和GF-6 PMS,3D-RCNN能够有效地识别北亚热带森林树种,且识别精度(91.72%)要优于传统3D-CNN(85.65%)和支持向量机算法(85.22%)。

对流层顶-平流层下区域(UTLS)的水汽分子密度对于研究全球变化、大气物质能量交换具有十分重要的意义,激光掩星技术可能是 一种探测该区域水汽的有效手段。掩星对于大气探测的核心思想源于阿贝尔(Abel)变换。GPS掩星的阿贝尔积分变换表达的是 连线的折射角与切点处折射率之间的关系,而与GPS掩星的阿贝尔积分变换不同的是,激光掩星的阿贝尔积分变换建立的是全路 径大气光学厚度与切点处大气消光系数之间的关系。从光线的程函方程出发,通过变量替换、坐标置换,从而建立起 大气光学厚度与大气消光系数之间的关系。由于光在切点处大气的消光系数和该处大气的水汽浓度成正比,因此分别在微 卫星和微卫星之间发射、接收0.935 μm掩星激光脉冲,连接两者之间的光束穿过大气层,计算积分路径上其水汽双波长 差分光学厚度,由阿贝尔积分变换反演即可获得光束路径切点处水汽浓度。随着掩星连线的上下移动,连线切点高度随着卫星 相向或背向而行而变化形成水汽浓度廓线。由于激光束发散角小,因此由激光掩星方法获得的水汽廓线高程精度高, 水汽的吸收消光可以直接得到水汽的分子密度,优于GPS掩星的相位延迟间接方法,可以更直接精确地探测大气对流层顶-平 流层下区域的水汽分子密度。此外,研究表明激光掩星方法的光谱分辨率优于太阳掩星方法的光谱分辨率。