超导材料具有独特的零电阻效应、迈斯纳效应和约瑟夫森效应,和三个相互关联的临界参数即临界温度、临界磁场和临界电流密度,在强、弱电领域均具有广阔的应用市场。以超导薄膜为代表的功能器件在微波通讯、微磁测量、量子技术等方面具有重要的工程应用价值和研究前景。这些超导薄膜器件通常运行在极低温、强磁场和高真空等极端环境,其电磁特征难以直接观测。一种用于磁场测量、基于法拉第效应的磁光成像技术因具有实时、全场、高分辨率、温度应用范围广和无损的优点,已经广泛应用于超导薄膜高角晶界、电流密度分布及磁通运动等热门领域的研究,取得了一系列重要的研究成果。由于超导材料没有法拉第效应,导致针对超导材料的磁光测量均借助Bi-YIG为代表的具有法拉第磁光效应的磁光介质(也称:磁光膜)放置在超导薄膜表面来实现磁场的观测。可以看出,磁光膜与超导层之间的距离直接决定了磁场测量的空间分辨率,而已有的磁光测量实验中均采用具有反射层的磁光膜,这样显然会降低实验的测试精度。本学位论文为了进一步提升磁场测量的精度,提出一种使用无反射层磁光膜的方式,并给出由于使用无反射层磁光膜带来的干涉条纹的消除办法。另外,由于磁光实验中磁场测量的准确性由磁光膜特征参数费尔德常数决定,已有的实验中均未考虑费尔德常数与温度的关系。但是本论文研究发现,实验温度的变化会影响费尔德常数的大小,所以采用不同温度的三转角标定实验给出了温度对费尔德常数的影响规律,并消除了对最终的磁场测量结果的影响。最后,由于超导材料服役环境的极端性,已有的实验很难原位地给出其电磁特性和变形测量,本论文提出了一种将数字图像相关法和磁光成像技术有机结合的方式,实现了超导材料磁场和变形的原位测量。现将本论文的主要工作概述如下:首先,本文提出使用无反射层的透明磁光膜代替传统磁光膜,缩短了磁光层与被测物体表面的距离,定性上提高了磁光成像技术的空间分辨率。于此同时,发现采用这种透明磁光膜的方法会带来一些影响实验结果分析的明暗条纹,提出采用连续波长拍摄的方法消除了这种在测试过程中产生的干涉条纹。然后,对于费尔德常数随温度发生变化的问题,本文提出了一种新的标定方法。首先,选择一些固定的实验温度,范围覆盖面较宽,既包括高于超导材料临界温度的情形,也要包含低于其临界温度的情形。在每一个选定的实验温度下,通过三转角标定法给出了温度升降对磁光膜磁场标定的影响规律,并最终获得了统一的磁场-灰度的标定方法,消除了温度对测试结果的影响。最后,将无反射层的磁光成像技术和数字图像相关技术联合,搭建了用于原位测量超导带材的拉伸应变和表面磁场的实验装置,并对不同温度的YBCO超导带材在低温拉伸以及外加磁场条件下进行观测。