激光除漆具有经济高效、绿色环保等优点,有望替代传统打磨及化学除漆工艺,实现飞机表面漆层的智能可控清除。但其除漆过程与质量的可控性还需有效的在线监测技术予以保障。激光诱导击穿光谱（LIBS）是在线监测与反馈领域的前沿性技术,利用激光激发待测物产生等离子体,通过分析等离子体冷却时产生的原子/离子辐射谱线,获得样品中元素组分和含量,在激光清洗、文物保护、火星探测等的在线监测与反馈方面获得成功应用。论文采用LIBS技术,在飞机铝合金蒙皮激光除漆过程中,对漆层与基体材料的原子/离子发射光谱进行离线检测与在线监测,提取漆层与基体材料特征元素的特定谱峰,作为激光除漆时漆层材料清除程度与可控性的示踪谱峰。研究发现,示踪谱峰随激光除漆过程的信号演变可作为除漆质量反馈的重要依据。论文首先采用离线LIBS检测系统,对飞机蒙皮常用的2024-T3铝合金基体及其表面的单层漆（30μm厚黄色环氧底漆）与双层漆（30μm厚黄色环氧底漆与60μm厚白色聚氨酯面漆）,进行激光重复频率为1 Hz的单点、单脉冲、多次激发,采集不同脉冲次数时的LIBS光谱,并进行示踪谱峰的提取与演变分析,研究示踪谱峰随激光单点除漆过程的变化规律。结合激光脉冲作用深度及激光作用后基体与漆层的微区成分与微观形貌分析,验证LIBS技术应用于蒙皮漆层成分检测的准确性。结果表明,Ca I原子谱峰的变化可以判断面漆与底漆的去除过程,Al I原子谱峰的变化可以表征铝合金基体是否损伤。即:当422.7 nm处Ca I特征峰（示踪谱峰）出现且其强度增加,可以判定面漆完全去除;当该谱峰的强度明显降低且逐渐消失,可以判定底漆完全去除;当394.5nm或396.2 nm处Al I特征峰（示踪谱峰）出现且其强度增加,可以判定铝合金损伤。离线检测结果为激光可控除漆的LIBS在线监测与反馈研究提供了基础与依据。在离线检测基础上,针对激光分层除漆效果、LIBS光谱采集与激光器、光谱仪等的多参数协调控制问题,进行激光除漆LIBS在线监测平台的创新性设计。论文选择目前激光除漆技术普遍使用的脉冲光纤激光器3种（脉冲重复频率为1～1000 k Hz、2～50k Hz、20～50 k Hz,单脉冲能量为1.33 m J、50 m J、100 m J,分别记为L1、L2、L3）进行激光除漆,选择LIBS光谱采集常用的单通道光纤光谱仪1种（光学分辨率为0.3 nm,积分时间为1 ms～60 s,记为S1）、单通道光栅光谱仪1种（光学分辨率为0.032 nm,ICCD门控为5 ns,记为S2）、四通道光纤光谱仪1种（光学分辨率为0.10～0.22 nm,积分时间为30μs～59 s,记为S3）,进行激光除漆过程LIBS光谱在线采集与反馈研究。测试表明,激光峰值功率密度(ρpp)是平衡激光分层除漆效果与等离子体激发的重要参数,最终确定采用L1激光器与S3光谱仪,设计并搭建激光除漆LIBS在线监测平台,并针对A320机身蒙皮漆层体系,对进行阳极氧化预处理的2024-T3铝合金基体表面单层漆（20μm厚绿色PAC33聚氨酯底漆）的去除过程,与双层漆（20μm厚绿色PAC33聚氨酯底漆与40μm厚白色CA8000聚氨酯面漆）的面漆去除过程,进行LIBS在线监测与反馈研究。结果表明,当相应波长处CrⅠ的特征峰强度处于某一特定范围时（如357.84 nm处CrⅠ的特征峰强度介于156.41与205.91 Counts之间）,可判定PAC33底漆完全去除;当相应波长处CaⅠ的特征峰强度处于某一特定范围时（如422.62 nm处CaⅠ的特征峰强度介于344.72与418.98 Counts之间）,可判定CA8000面漆完全去除;当394.37 nm或396.10 nm处AlⅠ的特征峰出现时,可判定铝合金基体已严重损伤。研究表明,当LIBS监测到待清除漆层与待保留漆层示踪谱峰的强度在设定的范围内时,反馈信号至激光控制系统,及时停止除漆过程,可将待清除漆层完全去除且不损伤待保留漆层,从而实现激光分层可控除漆。论文通过离线LIBS检测系统,澄清了激光-漆层去除机理,建立了漆层的LIBS示踪谱峰与激光分层除漆过程的关联,证明了LIBS技术应用于激光可控除漆在线监测与反馈研究的可行性。通过优化调整激光器与光谱仪参数,证明了激光除漆过程的热烧蚀效应与等离子体效应,创新性地设计并搭建了飞机蒙皮激光除漆LIBS在线监测平台,形成了激光除漆过程LIBS在线监测的关键技术。通过对激光分层去除A320机身油漆体系中底漆、面漆过程的效果表征、LIBS示踪谱峰提取与分析,阐明了激光除漆过程漆层表面微观形貌变化规律,建立了飞机蒙皮激光分层可控除漆的LIBS在线监测与反馈方法。研究成果可为激光可控除漆及其质量监测提供重要理论依据和技术支持。