等离子体弧柔性成形(FFUPA)作为一种新的无模具加工工艺方法，在大型板件多品种小批量成形生产中具有十分广阔的应用前景。弧柱的品质对等离子体弧柔性成形的质量和效率起着重要的作用，因此，对等离子体弧热力学参数的诊断就显得尤为重要。本文使用光谱测温法对等离子体弧热力学参数进行诊断。设计和构建了等离子体弧图像采集的诊断装置。装置由等离子体弧发生系统、光学系统、控制和显示系统三部分组成。对采集到的不同工作参数下等离子体弧数字图像，进行了对比分析。借助MATLAB软件对获得的等离子体弧数字图像进行了去除背景噪声、滤波处理、形态特征增强等预处理，对任取图像中具有代表性的某一行数据进行平滑和修正处理。提出了使用直线交点法确定弧柱边缘的方法，并以弧柱两边缘的中心对应的直线作为对称轴。使用拟合精度较高的最小二乘拟合法求解Abel逆变换，计算了等离子体弧空间发射系数与弧柱半径的关系。在等离子体弧处于局部热力学平衡(LTE)、光学薄、柱对称和非均匀的假设条件下，通过Abel逆变换将水平方向辐射强度信息转换为径向发射系数信息，用沙哈(Saha)方程计算了等离子体弧的原子数密度、配分函数，得出弧柱空间发射系数与温度的关系。利用标准温度法计算等离子体弧径向温度场的分布，进而获得弧柱轴向截面的温度场分布。结果表明，本文设计和构建的数字图像采集系统能够获得清晰的等离子体弧图像，设备简洁、可靠，并有较好的可操作性：通过数字图像处理技术，改善了图像质量，提高了对比度，实现了图像灰度值的提取，获得了良好的视觉效果和检测效果；根据标准温度法，计算了等离子体弧图像第150行的径向温度场分布，继而非等距地选取的涵盖弧柱的17组数据进行计算，并最终获得了弧柱轴向截面温度场分布。本文对实验获得等离子体弧二维和三维温度场分布有着一定的指导意义，对等离子体弧柔性成形参数的控制提供了理论依据，同时也为进一步求解等离子体弧实际热源模型奠定了良好的基础。