据统计,每年因金属材料腐蚀损失造成的经济损失约占全球GDP总量的3%,其中一半以上都由大气腐蚀引起。为减少材料大气腐蚀带来的损失,有必要进行环境试验,测试材料的抗腐蚀性能。试验过程中,空气中的水汽和氧气等腐蚀性介质凝结在试样由金属及其腐蚀产物组成的粗糙表面上,形成一层液膜。液膜的厚度直接影响材料试样的大气腐蚀速率。大多数试样在表面液膜厚度处于2～100μm范围内时腐蚀最快。对大气腐蚀过程中材料试样表面这一范围内的液膜厚度进行监测,探究材料表面干湿交替变化规律,已经成为环境试验中的一项重要研究内容。当前环境试验中多采用接触式方法测量材料试样表面的液膜厚度,测量效率低、精度差、测量过程对试验影响大,不适用于环境试验现场监测。针对这一问题,本研究在比较当前各类液膜厚度测量方法的基础上,基于白光光谱干涉测厚方法,研发了一套适用于环境试验条件的材料试样表面液膜厚度测量系统。本研究的主要工作有:（1）本研究在分析材料试样表面液膜特性的基础上,对白光垂直射入由金属及其腐蚀产物组成的粗糙基底表面的液膜时的反射特性进行研究,建立了测量系统的反射干涉光谱信号模型。（2）本研究在充分考虑试验环境影响的条件下,基于卤钨灯、光栅光谱仪及计算机系统,设计实现了液膜厚度测量装置和测量软件,形成一套完整的环境试验中材料试样表面液膜厚度测量系统。（3）本研究针对采集的光谱信号设计了针对性的算法。对于探测器光谱响应带来的噪声非均匀分布问题,采用自适应噪声对消的方式完成了噪声的去除。对于信号干涉对比度低、波数域存在非均匀采样以及试样表面存在不均匀性和变化性等问题,采用模态分解方法实现了干涉信号模态的自适应分离,并结合时频分析方法,在波长域完成了液膜厚度信息的提取与液膜厚度的计算。实验显示,该系统具备材料试样表面液膜厚度变化及厚度分布的实时观测功能,膜厚测量误差不超过±（0.5%×h+0.3μm）,相对标准差不超过0.43%。系统具有精度高、速度快、性价比高、易维护的优势,对在环境试验中开展材料产品表面液膜厚度演变观测,实现材料的大气腐蚀机理研究与腐蚀过程控制具有重大意义。