氦气保护焊接电弧具有热量高、效率高和焊缝成形好的特点，适用于进行高热导金属，如铝、铜及其合金的焊接。本文采用光谱分析的方法对氩氦混合气体保护电弧进行了诊断，研究保护气成分对电弧特性的影响。 本文以水冷铜板为阳极，氩氦混合气体保护钨极惰性气体保护焊定点电弧为研究对象建立了光谱检测实验系统。利用先进的光谱仪、透镜和精密平移机构实现电弧光谱辐射空间二维定点采集，可在300nm～1000nm范围内采集焊接电弧光谱辐射空间分布。该系统具有定位精度高，分辨率高，一次采集范围广的特点。采用线性化方法计算了离散Abel变换矩阵，将水平方向辐射强度信息恢复为径向发射系数信息，反映等离子内部真实情况。 研究了焊接电弧光谱分布的频域特性，电弧光谱由连续谱和叠加在上面的离散特征线光谱组成，其中特征线光谱反映了等离子内部元素的特征信息。利用电弧整体光谱辐射，研究了不同焊接参数对电弧辐射的影响。利用Saha方程计算了不同保护气成分下等离子中各种粒子密度随着温度变化情况。在氩氦混合等离子体中，氩电离度远高于氦的电离度，随着等离子体中氦成份的增加，氩和氦各自的电离度升高，但由于电离度低的氦成分所占的比重增加，总电离度降低。 计算了氩原子谱线发射系数随温度变化，利用标准温度法测量了氩弧温度场分布。电弧温度场最高温度位于钨极下方，结果与其他人测量和计算的结果相比较，具有良好的一致性，证明本项工作的可靠性。 比较基于局部热力平衡条件的发射谱强度法和非局部热力平衡条件下的谱线展宽法测量的混合电弧等离子体电子密度，评定了氦弧和氩氦混合电弧等离子的热力学状态。结果表明在氦成分高于40﹪的氩氦混合电弧等离子体中，局部热力平衡条件是不存在的。 首次对图像法在电弧等离子体诊断中的应用进行系统的研究，提出了单色图像法诊断电弧成分和电子密度。基于电弧等离子体的辐射特性和光谱分布，揭示了电弧等离子体成像的基本原理，比较了氩弧和氦弧的亮度特性。基于光谱分布和视觉原理，分析了电弧的颜色特性，比较了不同条件下的电弧图像的颜色特性，并解释其成因。弧