气体分子吸收谱线的光谱参数是影响吸收光谱测量精度的重要因素, 分子光谱数据库中收录的光谱参数大都具有较大的不确定度, 用以测量气体温度等参数时会产生较大的测量误差。 为了获得可用于燃烧场诊断的H2O谱线的光谱参数, 采用时分复用技术, 在温度、 压强和H2O组分浓度可控的环境中对1.4 μm附近的吸收光谱开展了研究。 对7 185.60和7 454.45 cm-1两条H2O谱线的线强度、 展宽系数及其温度指数等光谱参数进行测量, 实验结果表明, 两条谱线的线强度测量值与数据库中的值偏差分别小于2.61%和4.65%, 不确定度都小于4%。

水平扭摆冲量测量装置是研究激光与工质烧蚀冲量耦合的有效手段。针对测量过程易受干扰的特点, 基于冲量瞬间作用模型, 通过系统参数标定误差和冲量误差与噪信比关系, 采用蒙特卡洛数值仿真方法, 提出了测量噪声影响系统参数标定和冲量测量误差的分析方法。所提出的方法可应用于分析测量噪声对系统参数标定误差、冲量测量误差的影响规律研究, 为微小冲量测量误差和结构设计提供依据。

提出了基于波长调制光谱(WMS)方法实现非均匀燃烧场气体温度和H2O组分浓度场二维重建的测量方法。利用实验测得的2f/1f信号, 通过数值仿真与迭代实现了激光穿过非均匀燃烧场后积分吸光度的测量, 进而利用重建算法实现了燃烧场的二维分布测量。选用H2O的两组谱线对针对单高斯分布和阶跃分布模型开展了数值仿真研究, 并采用频分复用方法在平面燃烧火焰中开展了实验研究。结果表明：基于WMS方法的二维重建测量精度较高, 在单高斯分布模型中, 7185.60 cm-1和7454.45 cm-1谱线对的温度和H2O浓度的重建误差分别小于2%和2.5%; 在对温度敏感的区间内, 所选谱线对的重建误差较小, 在对温度不敏感的区间内, 重建误差较大; 火焰中心区域的重建结果与预测值一致, 温度重建误差小于3.2%, 在温度阶跃变化的边缘区域, 重建效果较差, 原因在于WMS方法和代数迭代算法对温度阶跃变化流场不敏感。

基于波长调制光谱(WMS)理论,提出一种利用光谱拟合实现燃烧场气体参数测量的方法;通过拟合谱线的谐波信号实现谱线积分吸光度、多普勒线宽和碰撞线宽的测量,进而实现燃烧场内气体温度、压强和水蒸气浓度的测量;通过数值仿真研究了积分吸光度和碰撞线宽对谐波信号的影响,并在样品池中进行实验研究。结果表明:谐波信号光谱对积分吸光度的灵敏度约为1,而对碰撞线宽的灵敏度则随碰撞线宽增大而先增大后基本不变;光谱拟合测量方法具有较高的测量精度,气体温度、压强、水蒸气物质的量分数的测量值与预测值的最大相对偏差分别小于4%、6%、5.5%。

为了探索激光吸收光谱技术在非均匀流场中的应用, 提出了一种新的实现非均匀流场中气体参数定量测量的方法。 预知被测流场中的温度变化范围后, 选择在该温度范围内具有近似线性变化特性的谱线, 线性拟合该温度范围内的谱线强度, 结合实验测量的吸收光谱便可以实现非均匀流场中H2O组分权重的温度积分平均值和H2O组分积分平均值的定量测量。 两温度分布和高斯温度分布模型的仿真研究证明了该方法的有效性和可靠性。 两温度分布模型中的测量结果与理论值的偏差分别小于082%和110%, 而高斯温度分布模型中不同光线中的测量值与理论值的最大偏差分别小于09%和36%。

利用基于可调谐半导体激光器的扫描波长调制光谱技术, 实现了高温燃烧场内气体参数的测量。 提出了基于迭代算法实现气体压强、 温度和组分浓度同时测量的方法, 迭代算法具有收敛速度快以及对初始值不敏感等优点。 采用频分复用技术, 利用两条H2O吸收谱线(7 454.45和6 806.03 cm-1)的谐波信号, 对高温燃烧场进行了实验研究, 并将气体压强、 温度和H2O组分浓度测量结果与压力传感器、 热电偶和直接吸收光谱法的测量结果进行比较, 结果表明, 基于波长调制光谱技术测得的气体压强、 温度和H2O浓度与预测值基本符合, 最大偏差分别在7.6%, 8.1%和7.5%以内。 此方法具有多参数同时测量、 免标定等显著优势, 但由于依赖的参数较多, 容易对测量精度造成影响。

分别以碳掺杂的乙醇、甘油、单推-3和聚叠氮缩水甘油醚（GAP）为典型的液态工质，在不同能量激光注入的情况下，研究了烧蚀产物及其诱发的工质溅射，获得了推力变化规律。结果表明，溅射初期的高速喷射过程是推力形成的主要阶段。随后的溅射过程使质量流量增大，但对冲量耦合的贡献较小，进而使得整体推进性能下降。

基于扫描波长调制光谱方法实现了超声速气流的温度、H2O组分浓度、压强、速度以及质量流量的测量。利用两条H2O吸收谱线的谐波信号，研究了均匀流场中超声速气流多参数同时测量的方法。基于波长调制光谱技术的测量结果能准确反映均匀流场中的气体参数，然而实际流场往往具有边界层。针对具有边界层的近似均匀流场，数值仿真研究了谱线选择和边界层厚度对流场中心流测量结果的影响。仿真结果表明，随着边界层厚度不断增大，测量结果误差逐渐增大，选择对边界层温度不灵敏的吸收谱线能够有效降低边界层的影响。对超燃直连台隔离段内的超声速气流进行实验研究，结果表明基于波长调制光谱的测量方法在强噪声和强振动的环境中具有较高的测量精度。温度、H2O组分浓度、压强、速度以及质量流量测量值与预测值的最大相对偏差分别在8.2%、7.2%、2.0%、3.1%和6.4%以内。