尾流是舰船在航行时，由于海浪破碎、空气卷入吃水线以及螺旋桨空化等原因，在舰船后面水域形成的一条具有特殊物理性能的气泡幕带。尾流中气泡的大小、速度以及数密度分布等参数的获取是研究尾流物理特性的基础；特别是尾流所拥有的光学特性，为鱼雷尾流制导提供了一条全新的技术途径。国外对于尾流气泡的研究开展地很早，已经研制出各类气泡光学拍摄系统，在实验中获得了相关气泡数据。国内对于此领域的研究较晚，与国外相比也有不少差距。随着国内相关研究的不断深入，急需研制用于尾流气泡参数测量的水下成像系统。本文根据“尾流气泡参数测量及特性研究”项目立题，设计了尾流气泡成像系统。针对水下微气泡成像技术、光学系统设计、机械结构设计、实验分析等进行了相关的研究工作，主要包含以下内容：⑴介绍课题背景和研究意义，国内外尾流气泡研究的发展状况，以及用于气泡参数测量的光学技术的进展，特别是对光学摄影术在尾流气泡测量中的应用做了详细介绍。⑵对几种测量气泡参数的光学方法进行了对比分析，选取了合适的高速摄影方法。根据水下成像的特殊环境和气泡运动规律，参考系统的设计指标，分析了尾流气泡成像的难点，从而提出了大小视场结合拍摄的整体设计方案和气泡分段拍摄、显微放大、激光片光等一系列气泡成像相关技术。⑶对于小视场成像系统，根据“水下气泡成像系统”光学设计的要求，选择前后镜组分离的结构形式：前组为可前后平移的镜组，后组为放大倍率可切换成像镜组，前后组间以平行光中继。为减小气泡图像层叠和水下散射对成像对比度的影响，使用了激光片光照明。在CCD前增设滤光片，避免杂光对气泡成像的影响。对光路进行了总体计算，对各光学元件的位置给出了精确数值；对光学系统进行了像差评价，给出了评价结果；对系统的公差进行了分析，实现了公差的合理分配。还讨论了前组移动引起成像质量降低、成像畸变引起的测量不准确等问题。对于大视场成像，市场上已有成熟产品，故直接购买使用。⑷针对“水下气泡成像系统”的光学系统进行了相应的结构设计。设计了大小视场成像系统的壳体及旋转、平移运动机构；对壳体和连接处进行了耐压、密封的分析和设计；设计了小视场系统的激光片光与前镜组同步移动机构，后镜组倍率切换机构等。⑸分析了影响仪器精度的因素，对仪器的相关误差进行了分析；然后介绍了系统的实验过程，获得了相关的实验结果，并对实验结果进行了分析。