磁控等离子体弧柔性成形作为一种新的无模加工方法,在多品种、小批量大型板件成形生产中具有广阔的应用前景,弧柱品质对磁控等离子体弧柔性成形的质量和效率起着重要作用。因此,对磁控等离子体弧热力学参数的诊断就显得尤为重要。在国家自然科学基金(50775019)的资助下,本文主要完成了以下工作:采用光谱诊断法对磁控等离子体弧热力学参数进行诊断。首先设计和构建了磁控等离子体弧图像采集系统的实验装置。该装置由磁控等离子体弧发生装置、光学系统、控制和显示部分组成。通过电荷耦合装置(CCD)对磁控等离子体弧图像进行采集,经图像采集卡进行数据转换,由计算机控制、显示和存储。借助MATLAB软件对获得的磁控等离子体弧数字图像进行了增强处理、去噪处理和形态特征增强等预处理,获得了良好的视觉效果和检测效果,并对磁控前后的等离子体弧特性进行对比分析。在此基础上选取图像中具有代表性的第100行数据进行平滑和修正处理,并采用直线交点法确定了弧柱边缘值。本文讨论了数据曲线的最小二乘拟合阶次应满足的两个实际条件——满足给定误差范围和尽可能减小波纹震荡现象,确定了最佳拟合阶次的方法。阐述了非对称Abel逆变换的数值计算方法并用检测函数验证了该方法的有效性。在磁控等离子体弧处于局部热力学平衡(LTE)、光学薄、非均匀的假设条件下,采用YASUTOMO的变量分离法和最小二乘拟合法对非对称Abel逆变换进行求解,得到了磁控等离子体弧空间发射系数与弧柱半径的关系。然后利用沙哈(Saha)方程和状态方程等方程组计算磁控等离子体弧的粒子数密度和配分函数,从而得到了空间发射系数与温度的关系。利用标准温度法对非等距选取涵盖弧柱范围的17行数据进行了径向温度场计算,从而获得了弧柱轴向截面的二维温度场分布。结果表明,本文所获得的磁控等离子体弧轴向截面的二维温度场分布验证了本文对磁控等离子体弧特性分析的结论。另外,对磁控等离子体弧柔性成形参数的控制提供了参考依据,也为进一步求解磁控等离子体弧实际热源模型创造了良好条件。