电弧等离子体作为绝大多数焊接方法的热源，对焊接质量有着至关重要的影响。准确测量电弧的温度等参量的分布，不仅能够加深对电弧物理本质的认识，而且有利于促进电弧焊接工艺的完善和发展。然而焊接电弧温度高、内部物理化学过程复杂，对其进行诊断存在很大困难，因而对电弧的物理特性，尤其是时间动态特性的认识非常有限。本文借助于光谱图像采集系统以及相应的光谱数据处理技术和温度测量方法，深入系统地研究了氩气保护直流和脉冲TIG电弧温度的时空分布特性和变化规律。　　以氩气保护定点TIG电弧为研究对象，建立了电弧光谱图像采集系统，该系统具有很高的采集效率，适合于时空分辨的电弧光谱诊断。发展了两种计算精度高、抑噪能力强的Abel逆变换离散化方法并开发了相应的光谱数据处理算法，用于从辐射强度的水平投影值恢复径向分布的等离子体发射系数，显著降低了噪声的影响，保证了大量实验数据处理的快速、准确和可靠。　　提出了一种混合标准温度法，能够基本消除连续谱的影响，简化了光谱测量过程。通过光谱仪测量电弧的特征谱和连续谱发射系数以及电弧的温度分布，采用数值拟合的方法确定了影响测量精度的连续谱发射系数的两个物理常数；由拟合值从理论上分析了迮续谱对测量温度造成的误差，与实验测量值吻合良好，证明了本文标定结果的可靠性。　　图像法与光谱仪法相比也能得到准确的电弧温度分布；连续谱对测量结果的影响不大，但连续谱标准温度法计算的温度在电弧阴极附近明显偏低。增大电弧长度，电弧向上下扩展，但温度几乎不变；随着电流的增加，电弧温度整体升高；钨极端部形状主要改变电弧轴心区域的温度分布；其它条件如保护气流量和钨极伸出长度等对电弧温度的影响有限。以上结果表明，电流密度在钨极端部的分布及大小是影响电弧温度最重要的因素。　　首次揭示了起弧后电弧温度缓慢下降的原因。无论起弧后电流缓升还是陡升，当电流保持恒定时，电弧温度均随时间呈逐渐下降的趋势，电弧电压与电弧温度具有相同的变化趋势。钨极在起弧后受到电阻热、电弧中阳离子的轰击等因素的共同作用，其温度逐渐上升。由于钨极温度的升高，阴极电子发射能力增强，阴极电子发射由场致发射逐渐转变为热电子发射，钨极端部电流密度由集中变得均匀，从而电弧电压下降、电弧温度降低。　　首次发现电弧发射系数离轴最大值几乎线性地随电弧轴心温度的升高而降低，而与电弧的轴向位置关系不大。这种关系不能由谱线的自吸收加以解释，与文献中假设电弧偏离局域熟力学平衡所得结论存在不一致，因而造成发射系数离轴最大值与电弧轴心温度关系的原因和电弧的热力学状态需要通过实验进一步研究。　　首次获得了直流脉冲TIG电弧温度的时间分布特性。脉冲TIG电弧在起弧后其温度在脉冲峰值和基值期间均随时间逐渐下降，但在脉冲基值起始阶段急剧上升；在稳定阶段其温度在脉冲峰值和基值期间分别下降和上升。脉冲TIG电弧温度的变化可能是由钨极温度和焊接电流的改变导致阴极电子发射机制的转变，从而钨极端部电流密度分布发生变化造成的。　　研究了基值电流和脉冲频率对TIG电弧温度分布的影响。当脉冲峰值电流不变基值电流逐渐增大时，电弧在脉冲峰值期间的温度逐渐下降；当脉冲频率逐渐增大时，电弧在脉冲峰值和基值期间的平均温度变化不大，可以认为脉冲频率对电弧的平均温度没有影响。以上结果表明，相同电流下电弧温度的差异仍然可能是由钨极端部电流密度分布的不同决定的。　　研究了交流脉冲TIG电弧光谱和温度的分布特性。反极性阶段电弧在钨极一侧较扩展，光谱强度整体较弱、变化梯度小；电弧轴向和径向温度梯度都很小，中心区域温度近似相等，即使在大电流下也不会超过标准温度。随着反极性阶段脉宽比的增大，正极性阶段电弧边缘温度上升、钨极附近区域温度显著降低，而反极性阶段屯弧温度整体升高。