CO₂高功率激光焊接过程中，由于光致等离子体的存在对焊接过程监测及焊缝质量造成了重大影响，因此等离子体一直是国内外的研究热点。而且随着经济及工业的发展，制造业对厚板焊接质量的要求越来越高。但是焊接厚板时，坡口中的等离子体与平板堆焊时存在明显差异。因此本文通过试验及数值模拟的手段对坡口对等离子体的影响进行研究，以期进一步了解其影响机制并提高焊接生产效率。本文利用高速摄影仪及光谱仪搭建了一套开坡口时，CO₂激光高功率焊接中等离子体特征的采集及分析系统。可实时采集焊接过程中等离子体图像信息，利用数字图像处理技术对图像进行去噪及均衡化预处理，对等离子体轮廓进行边缘提取。并且，为去除坡口中侧壁及熔池对等离子体图像造成的干扰，本文提出了改进的主动轮廓模型Snake算法，提高了等离子体边缘提取的准确性和可靠性。此外，本系统可通过采集等离子体的光谱信息来计算等离子体温度。通过提取等离子体的形状特征、灰度均值、及角度特征等参数，本文研究了坡口有无、气体流量、坡口深度及宽度对等离子体形态及动态特征的影响。试验结果表明坡口对等离子体的拘束作用：坡口中等离子体的高度略有增加，半高宽略有减小，根部宽度具有较好的一致性；核心层倾角反映了金属蒸汽从匙孔喷出的角度，而内层倾角则受侧吹气体的影响更多些。气体流量增加时，坡口中等离子体也呈现缩小、变暗的趋势，但更具稳定性；坡口尺寸改变时，对等离子体的影响也随之变化。在本文试验条件下，坡口宽度增大时，等离子体尺寸特征参数有所增大；坡口深度增大时，对等离子体的拘束越强。基于计算流体动力学，本文建立了坡口中光致等离子体的三维数值模型。模拟结果显示，坡口中等离子体半高宽、高度及温度变化趋势与试验结果一致；等离子体的温度场、浓度场及速度分布显示坡口侧壁对等离子体的扩散存在拘束作用。随着气体流量增加，等离子体部分被吹走，各尺寸参数均有不同程度的减小，最高温也逐渐降低，验证了侧吹气体对等离子体的抑制作用。