研制出受控脉冲穿孔等离子弧焊接新工艺的实验系统，通过脉冲电流峰值及其两个后沿下降斜率来调控等离子弧的热-力作用，使系统准确工作在"一脉一孔"状态。在分析熔池、小孔内等离子弧尾焰和工件各部分辐射光谱特点的基础上，选定了合适的滤光片组，利用单一CCD摄像头获得了工件背面熔池与小孔的一体化图像。经过图像处理和标定，可获得小孔和熔池的形状以及相对位置信息。实验测试发现：背面小孔的尺寸及其中心偏移量随脉中电流波形动态变化；一个脉冲周期内，在穿透小孔形成瞬间，背面小孔中心偏移量最大，之后迅速降低；在穿透小孔闭合瞬间，背面小孔中心偏移量最小。通过脉冲波形的后沿下降斜率改变小孔内的热量状态，调控背面小孔中心偏移量，进而调节穿透小孔的持续时间，可保证良好的焊缝成形。建立了"焊接工艺参数-熔池与小孔动态传热机制-焊缝成形质量"之间的定量关系，优化了受控脉冲穿孔等离子弧焊接工艺，实现了中厚度不锈钢板穿孔焊接的质量控制。