超快现象是指发生在飞秒或皮秒时间尺度的物理化学过程,如激光驱动冲击波加载过程、超快化学反应过程等。由于超快现象通常具有不可重复性且发生在极短时间内,因此要求能够对超快动态过程进行单脉冲测量且时间分辨率能够达到皮秒或亚皮秒量级,对测量技术与方法提出了巨大挑战。啁啾脉冲频域干涉仪（CPSI）利用频率与时间的线性对应关系,可以将光谱维度测量结果直接映射到时间维度,进而实现超快动态过程的单脉冲测量。本学位论文围绕基于CPSI的超快动态测量系统研制关键技术与应用研究这一主题,主要研究工作及创新点包括:首先,研究了基于啁啾脉冲频域干涉仪的超快动态过程单脉冲测量原理,建立了基于频时映射法的啁啾脉冲频域干涉测量理论模型,分析了超快测量系统误差来源及分类,依此建立了参考测量误差理论模型,提出了基于算法补偿的参考测量误差修正方法,并通过实际频域干涉图测量结果验证了所提修正方法的有效性。其次,针对条纹截断、条纹分布不均匀、窗函数形貌等因素造成干涉图数据处理误差较大的问题,提出了基于窗函数的干涉条纹交流项提取方法,利用添加在干涉条纹上的高斯包络,以及自定义平顶帽窗函数,实现了干涉条纹交流项的准确提取。数值仿真结果验证了所提方法的有效性。同时,通过对噪声、条纹密度的仿真分析,评估预测了保证超快测量系统测量准确性的频域干涉图最优条纹设置密度。然后,针对完成时频映射的关键环节,设计了单光栅啁啾脉冲展宽系统,提出了基于空间啁啾特性的元件装调精密校准方法,并利用固定相位点法对展宽脉冲的线性啁啾系数进行了测量实验验证。利用上述啁啾展宽系统进一步搭建了基于CPSI的超快测量系统原理样机,攻克了光路调节中的关键技术问题。超快动态测量系统性能评估表明,其空间分辨率约3.0μm,时间分辨率约3.6 ps,其对扰动信号的相位测量精度约0.03 rad、幅值测量精度约5%。最后,利用自主研制的测量系统,开展了透明材料冲击波加载测量实验应用基础研究。提出了基于脉冲整形的平稳冲击波获取方法,建立了平稳冲击波加载下透明薄膜样品动态光学模型,并推导了提取冲击动力学参数的理论公式,打破传统正入射配置冲击量具法提取透明材料冲击动力学参数的限制,提出了基于p偏振光、布儒斯特角入射的测量配置方案,避免了样品表面反射引入的测量误差。透明聚碳酸酯薄膜样品的冲击压缩实验验证了所提方法的可行性与有效性。误差分析表明,所提方法对噪声及测量配置参数误差具有较好的鲁棒性。本学位论文系统研究了基于啁啾脉冲频域干涉技术的超快动态过程单脉冲测量理论、方法与技术,搭建了超快测量原型系统,并开展了激光驱动冲击波加载实验研究。在误差分析及修正、频域干涉图数据处理算法、啁啾展宽系统设计及校准、超快测量原型系统搭建及性能评估、透明材料冲击波加载下样品动态光学模型及冲击动力学参数测量方法上均取得了一定的创新成果。论文开展的工作将促进超快动态过程测量领域的研究进展,尤其是为透明材料冲击动力学参数测量提供新的方法与手段,推动我国在激光驱动冲击波加载实验研究领域的进步与完善。