高压套管是电力系统的核心部件, 对高压套管的绝缘状态进行检测具有重要的实际意义。 由于目前常见的绝缘状态在线监测设备难以适用于安装位置特殊、 体型较小的高压套管, 研发适用于高压套管的检测系统势在必行。 相较于传统金属结构的光声池, 采用全绝缘结构光声池能够在进行原位检测时不形成悬浮电位, 从而能够规避在高压套管内引发局部放电等故障, 是对高压套管绝缘状态进行检测的理论可行方案之一。 探究了适用于高压套管检测的原位检测系统重要部件全绝缘结构光声传感器的可行性。 分别从基本原理、 仿真计算及实验验证三个方面对全绝缘结构光声池进行了分析及论证。 首先, 就光声池材料对光声信号的影响进行了理论分析, 讨论了相较于传统黄铜材料, 由绝缘材料石英制成的光声池可能存在的问题。 然后, 在此基础上采用COMSOL Multiphysics建立了共振式光声池的仿真模型并进行了声学和热学相关计算, 对理论分析的结果进行验证, 并分析了实际情况下石英光声池的理论表现。 最后, 建立基于石英光声池的光声光谱检测系统实验平台, 结合波长调制及二次谐波方法对微量乙炔气体进行定量检测, 用于对石英光声池的可行性进行验证。 仿真计算结果表明, 类似于黄铜材料, 石英材料光声池同样具备对微量气体进行定量检测的能力。 实验结果表明, 基于石英光声池的检测系统对乙炔气体的检测极限能够达到0.16 μL·L-1, 满足相关标准中油浸式电气设备对乙炔检测的需求。 因此, 以石英为材质的共振式光声池具备应用于高压套管原位检测的潜力。

随着红外测温技术的快速发展, 红外测温仪在**及民用领域得到广泛应用, 对测量准确度的要求提升到了新的高度。 面源黑体辐射源作为非接触测温设备校准的核心装置, 近年来受到广泛的关注。 发射率是描述辐射源性能的重要指标, 目前缺少黑体表面形貌对发射率影响的研究。 面源黑体发射率主要由表面凸锥结构和涂覆涂层决定。 为设计出高发射率面源黑体, 以具有凸锥结构的面源黑体为基础模型, 引入间距及涂层结构, 建立具有不同表面结构参数、 单元间距及涂层厚度的面源黑体模型, 设置基底材料为石墨, 涂层材料为氮化硅, 通过有限元软件得到仿真模型的反射率, 利用反射率反演得到其发射率, 绘制3~14 μm范围内的光谱发射率曲线; 研究面源黑体表面的电场分布情况。 分析结构单元的宽高比、 涂层厚度和结构单元间距等参数对发射率的影响。 结构单元高度与发射率成正比、 较窄的宽度对发射率有优化作用, 发射率随宽高比的减小而增大。 涂层结构改变了光谱发射率的下降趋势, 在11 μm后发射率上升, 发射率随厚度增加而增大; 单元间距变化与发射率成正比。 设置初始面源黑体单元结构高度为10 μm、 宽度为1 μm, 在该模型上依次添加2 μm涂层及2 μm间距结构, 进行仿真计算。 优化后黑体辐射源在长波段具有优势, 在3~14 μm波段内光谱发射率稳定, 最低值为0.966; 电场分布图表明了三种结构因素对面源黑体表面能量的影响, 优化得到的模型参数可用于面源黑体的实际制造。 仿真结果表明较小宽高比、 较厚涂层、 较大间距具有提高发射率的能力, 为制造高辐射性能面源黑体辐射源提供了理论参考。

从国产机载双频激光雷达系统对地定位模型出发，分析对定位精度产生影响的各个因素，应用误差传播理论，推导该系统对地定位的综合误差模型。根据系统各传感器参数，对系统的理论定位精度进行仿真计算。对比分析机载雷达对地定位精度评定方法，设计了基于平面特征的对地定位精度评定方法，利用评定场飞行数据及高精度控制数据进行精度评价，结果表明，系统精度达到设计要求，评价方法简单可行。

卫星的光度数据与卫星的姿态、材质、观测角度等多种因素有关, 仿真计算往往无法获取这些因素, 导致仿真计算结果无法与实测进行对比.针对仿真结果无法通过实测进行验证的问题, 结合卫星工具箱中卫星运动场景, 分别通过实验测量与仿真计算获取卫星光学散射特性的时序数据.实验测量中, 在实验室内模拟太空光学环境, 实现实验过程中卫星模型姿态与卫星工具箱中卫星姿态的并行分析, 保证了测量的准确性.仿真计算中, 采用基于前期空间目标常用材质双向反射分布函数实测数据拟合出的双向反射分布函数模型, 且考虑卫星表面材料褶皱对空间目标光学散射特性的影响, 提高仿真精度.此外, 设计了一个轨道参数为：半长轴a=7 716.14 km, 偏心率e=0.001, 轨道倾角i=58°, 近日点幅角ω=36°, 升交点赤经Ω=345°, 平近点角M=231.1°, 相位角变化范围为38°～98°的三轴稳定卫星运动场景, 通过实验测量与仿真计算获取该场景下卫星的光度数据, 发现二者趋势相同, 幅值相近, 相关系数为0.69.

为深入研究气溶胶光散射特性,以米散射理论和粒谱分布为基础,仿真计算了多种气溶胶的 雷达比和波长指数,研究了二者与入射光波长、气溶胶尺寸及复折射率之间的关系。仿真结果表明 水云和雾在355 nm、532 nm和1064 nm波长的激光雷达比均约为19 sr,波长指数的绝对值很小,表明消 光系数与波长之间不存在明显的依存关系。大陆型气溶胶的雷达比与其中soot型气溶胶的含量正相 关,这与soot型气溶胶的强吸收性有关。大陆型气溶胶在532 nm波长的雷达比最大,在355 nm和1064 nm的 雷达比相对较小。大陆型气溶胶的消光系数随波长增加而减小,其波长指数的平均值约为1.3。

全同弱光栅通过时分/波分混合复用时，光栅阵列中的阴影效应、多重反射等对反射信号会产生影响。对全同弱光纤光栅阵列所作的时域反射信号仿真计算和分析表明，阴影效应和多重反射不会引起光栅中心波长漂移，但会导致光栅中心波长处的反射强度降低。若阵列中的单个光栅的反射率较高，受阴影效应的影响，光栅阵列远端的光栅将可能检测不到，不能达到增加光栅复用数量的目的；但若单个光栅的反射率太低，则又会使阵列上的光栅的被测反射信号强度降低，从而增加了信号检测难度。

运用传输矩阵法和正交分析法模拟计算出MoO3/Ag/MoO3透明电极的最佳厚度,采用镀膜实验验证模拟计算的准确性,制备了一系列不同MoO3膜厚度和Ag膜厚度的透明电极.然后,制备了一系列顶发射有机电致发光器件：铝/氟化锂(LiF)/三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)/N,N′-二苯基-N,N′-(1-萘基)-1,1′-联苯-4,4′-二胺/三氧化钼(MoO3)/银(Ag)/三氧化钼(MoO3),来进一步验证模拟计算运用在器件制备中的准确性.MoO3(10 nm)/Ag(10 nm)/MoO3(25 nm)在532 nm处的透射率达到最大值88.256%,以该透明电极制备的器件与参考器件相比,性能有了明显提高,最大亮度和最大效率分别为20 076 cd/m2和4.03 cd/A,提高了18.5%和56%.器件性能的提高归因于顶发射OLED器件透射率的提高和MoO3对空穴注入能力的提升.