针对爆炸火球高温场三维温度分布探测与重构成像的测试需求,提出了一种爆炸火球特征光谱探测方法、一种基于多目标优化迭代的温度场重构方法、一种高温火球多物理特性准静态模拟实验方案。依据爆炸火球内禀及拟掺杂元素不同化合物的激发光谱,设计了一种基于元素发射光谱的多路滤光投影探测方法;完成了小孔成像、锥形光束两种投影模型几何光路的理论分析与计算模型研究。划归爆炸火球温度场多通道投影迭代重构问题为高维多目标优化问题,使用基于参考点的非支配排序遗传算法,结合投影光路模型,设计了高温场多路投影迭代重构算法;构建二维、三维数值模拟实验对重构算法的温度场还原效能进行测试与分析。采用多管路喷射技术,提出了一种爆炸火球多物理特性准静态模拟实验方法;构建多路喷射方案的仿真空域模型,基于计算流体力学进行了区域温度场、粒子速度场仿真;设计装置的机械结构、硬件电路、软件程序,搭建模拟装置样机并完成多路氧-乙炔焰喷射测试实验。理论与实验结果表明,可依据爆炸火球内钾与铜元素特征波长实现特征光谱的滤光探测成像;基于多目标优化迭代的温度场三维重构最小标准误差可以达到5.30%甚至更小;采用多管路掺杂喷射可以实现高温火球1500℃及以上高温段的模拟。如果能够建立更精准的投影模型、迭代模型、多物理场仿真模型,爆炸火球的光学探测、三维重构与模拟实验将能获得更好的效果。