变极性等离子弧（Variable polarity plasma arc,VPPA）焊由于电弧能量集中并且具有阴极清理作用在厚板铝合金的焊接中被广泛使用。焊接电弧作为电能向热能转换的载体,其内部具有丰富的特征信息。本文以等离子电弧为研究对象,根据电弧等离子体光谱诊断理论,利用标准温度法对等离子电弧稳态以及瞬态电弧温度分布进行研究,获取电弧能量传输过程深层次信息,为改善焊接质量、提高生产效率提供了理论基础。建立了基于光谱仪以及高速摄像加窄带滤波片的电弧光谱采集系统。对稳态等离子电弧诊断,在相同条件下分别采用光谱仪和高速摄像加窄带滤波片的电弧光谱采集系统得到的电弧温度分布具有良好的一致性。而对于随时间周期性变化的变极性等离子弧,使用光谱仪将无法满足其对时间分辨率的要求。因此,本文采用具有高时间分辨率和空间分辨率的高速摄像采集方式获取等离子电弧瞬态完整空间信息。选用Ar I794.8nm为特征谱线,采用Abel逆变换对经预处理的谱线强度进行发射系数恢复,获得了直流等离子电弧的温度分布。焊接电流从90A增大到150A,高温区面积逐渐增大并向阳极移动,电弧最高温度从18300K增大到19800K。随弧长的增加电弧热收缩效应加强,弧柱区随弧长增加弧柱直径减小,温度梯度增加,而弧长变化对电弧阴极区和阳极区温度以及电弧最高温度的影响有限。电弧形态会受到离子气流量的影响,气流量从2L/min增大到6.5L/min,电弧最高温度逐渐升高,当气流量增加到8L/min时,由于气流量过大影响电弧稳定性,电弧温度场的高温区域减小。在直流等离子电弧温度场的基础上进一步研究变极性等离子电弧。电源极性转变期间电弧温度相比于直流等离子电弧发生显著变化。正、反极性电流均为150A时电弧最高温度分别为19500K和16170K,正极性、反极性过渡时刻电弧的温度滞后于电流的变化,完成极性转变需1-2ms。工件为阳极时,电流下降沿在近“零”处的等离子体温度较上升沿略低。研究正反极性电流占比与时间占比变化时的电弧能量。当正反极性电流占比从0增加到20时,电弧阳极区最高温度从16170K增加到了16939K,进一步增加正反极性电流占比,阳极区最高温度增加程度有限;正反极性时间占比对反极性电弧能量有显著影响,电弧由温度较高的正极性向温度较低的反极性转变时存在明显的热惯性,反极性电弧需要一定时间才能达到稳定的铝阴极电弧温度,正反极性时间占比增加到-2后电弧能量将不会持续降低。