随着激光技术的发展,基于激光的诊断方法被应用于流场测试领域中。其中,飞秒激光诱导等离子体光谱(FLIPS)技术是目前国际学术研究的热点。其原理是利用飞秒激光自聚焦成丝并激发产生等离子体,通过测量丝状等离子体光谱的方法可实现待测流场组分、浓度及速度的一维测量。然而,由于飞秒激光的平均功率低,FLIPS信号普遍较弱。因此,如何增强FLIPS信号强度是目前需要解决的一个难题。高压电极放电可产生很强的等离子体,但是由于自由放电的时间和空间位置都具有不确定性,因此很难准确地测量其光谱信息。飞秒成丝产生的是一条弱等离子体通道,该通道的电阻相对较小,利用该通道靠近高压电极对时,不仅会降低高压击穿阈值,还可以使放电沿着成丝方向击穿,从而可以精确地触发并控制高压电极放电的时间和空间位置。利用飞秒激光引导高压电极放电的方法不仅可以解决FLIPS信号弱的问题,也可以解决自由放电的时间和空间位置的不确定性问题,使等离子光谱的精确测量成为可能。同时,基于飞秒激光引导高压电极放电还可以用于组分及流场的速度测量中。在本文中,我们首先对常见的光学测速技术进行综述,针对飞秒激光引导放电国内外研究现状进行简要介绍。本文的工作主要通过实验开展,具体分为如下两个部分:第一部分工作,与自由放电相比,利用飞秒激光实现对放电空间位置及放电时间的精确控制,同时实现对等离子体通道的延长。与飞秒成丝相比,本工作利用飞秒激光引导放电可以将等离子体光谱强度增强840倍;引导放电可以形成一维具有空间分辨的发射光谱,使一维组分测量成为可能;实验发现,通过控制放电电流还可以控制等离子体的性质,如高电流时等离子体光谱以原子谱为主;降低电流时逐渐出现分子谱。这对组分的测量十分有意义。第二部分工作,利用飞秒激光引导放电可以标记等离子体通道位置这一特性,开发了一种可在气体流场中应用的测速技术——基于飞秒激光成丝引导放电的测速技术(FALED)。记录引导放电和连续放电的时序,探究FALED技术对等离子体通道运动时间的控制。对比飞秒光丝诱导非线性光谱(FINS)、FALED以及自由放电的等离子体发射光谱,进一步了解等离子体中粒子能级结构和运动状态的变化。通过对比飞秒激光电子激发示踪测速技术(FLEET),验证本技术可以在空气流场中实现应用,同时对部分测速结果进行验证性分析。