飞机货舱火灾烟雾探测系统误报不仅威胁到飞行安全,而且造成了巨大的经济损失,烟雾探测器高误报率问题亟需解决。非火灾气溶胶的干扰是造成烟雾探测器高误报率的主要原因,在飞机货舱环境下,粉尘气溶胶和水雾是两种最常见的干扰气溶胶。前人研究结果表明,干扰气溶胶的区分识别需要综合考虑光源波长、偏振性和散射光接收角等因素,前后向散射角度的散射光强比（即不对称比）可以用于区分不同类型气溶胶,相对于散射光强的角分布测量,普通烟雾探测器更容易实现对不对称比的测量。另一方面,烟雾探测器存在对黑白烟响应不均衡的问题,影响探测性能。本文针对飞机货舱环境下两种典型干扰气溶胶（粉尘气溶胶和水滴气溶胶）,采用理论分析、数值计算和实验测量的方法,开展了基于不对称比的飞机货舱抗干扰烟雾探测技术研究,主要研究工作如下:（1）理论分析不对称比的变化规律,利用数值计算方法研究不同类型颗粒的散射特性,对不对称比变化规律进行验证。基于Lorenz-Mie散射理论推导不对称比的理论计算公式,分析了火灾烟颗粒和干扰颗粒的不对称比随尺寸参数（0.1-50）的变化趋势特征,发现不对称比随尺寸参数的增大,达到第一个极大值后开始呈现周期性振荡变化的规律,振荡幅度和频率与折射率有关。根据火灾烟颗粒（阴燃/热解火烟颗粒和黑碳颗粒）和飞机货舱环境下典型干扰颗粒（粉尘颗粒和水滴颗粒）的光学属性特征,建立光散射模型,利用数值计算方法研究不同波长（405-940nm）、偏振方向（垂直和水平）条件下的散射特性,结果表明:非偏振光散射条件下,阴燃/热解火烟颗粒的不对称比在尺寸参数1.75附近有极大值82.1,要明显大于黑碳颗粒（4.7）,黑碳颗粒由于较强的吸收作用,不对称比较小,因此根据不对称比大小可以区分这两种火灾烟颗粒,两种干扰颗粒的不对称比整体上随尺寸参数增大而减小;偏振光散射条件下,波长和粒径会影响垂直偏振和水平偏振方向对应不对称比的相对大小,其中大尺寸水滴颗粒在垂直偏振方向条件下不对称比明显小于水平偏振方向。数值计算结果与理论分析结果相符,由此提出了可以利用在不同波长和偏振方向条件下的不对称比变化趋势区分火灾烟颗粒与干扰颗粒。（2）烟雾探测器原理验证样机开发。根据不对称比理论分析和数值计算结果,为了区分火灾烟颗粒和干扰颗粒,选取45°和135°作为散射光接收角及405nm和850nm作为光源波长,设计双发射双接收探测光路以及相应的光学腔室。为了提高信噪比,分别设计了聚光器和光吸收器结构,利用光学模拟方法优化设计光学腔室,减少环境光产生的杂散光干扰。通过将光学腔室与工作电路部分组装并调试,完成烟雾探测器原理验证样机开发。（3）基于非偏振光散射条件下不对称比的干扰气溶胶区分识别研究。根据SAE AS 8036A研制了气溶胶散射实验装置,用于开展光散射实验。非偏振光散射有利于简化烟雾探测器硬件结构和降低成本,因此本文首先研究了基于非偏振光散射条件下不对称比的干扰气溶胶识别方法。选取代表性火灾烟雾（标准试验火烟雾和常用工程塑料ABS、PET等）和飞机货舱典型干扰气溶胶（ISO标准试验粉尘A1-A4、水雾等）,实验测得气溶胶的散射信号及对应消光率信号,通过计算得到不对称比及反映其波动性的相对标准差,利用线性拟合方法得到各气溶胶的前后向散射灵敏度。散射灵敏度的结果表明:粉尘颗粒和水雾中水滴颗粒的尺寸明显大于火灾烟颗粒（<1 um）,但是水蒸汽中水滴颗粒尺寸（1-2um）要小于水雾（约10um）。不对称比的结果表明:可以利用不对称比随波长的变化趋势区分粉尘气溶胶;水蒸汽的不对称比明显大于其他气溶胶,因此可以根据不对称比的大小对其进行区分,但是由于水雾中水滴颗粒尺寸较大（约为10 um）,得到的不对称比与阴燃/热解火烟雾接近,不能有效区分。另一方面,根据不对称比大小可以区分黑烟和白烟,由此可以根据散射灵敏度差异调整算法报警阈值,实现均衡响应。以上结果与理论分析和数值计算结果相符。（4）基于偏振光散射条件下不对称比的干扰气溶胶区分识别研究。利用非偏振光散射条件下的不对称比并不能有效区分水雾,为此研究基于偏振光散射条件下不对称比的干扰气溶胶识别方法。将烟雾探测器原理验证样机的光源改进为偏振光源,开展垂直偏振和水平偏振方向的光散射实验,结果表明:水雾和水蒸汽在垂直偏振方向对应的不对称比都要小于水平偏振方向,与数值计算结果相符。通过与其它气溶胶的结果对比,提出了采用短波长（405nm）光源发射垂直偏振方向光束和长波长（850 nm）发射水平偏振方向光束的光路设计方案,实现对飞机货舱环境下典型干扰气溶胶的区分识别,并提出了基于偏振光散射条件下不对称比的气溶胶类型区分识别算法,首先根据不对称比的相对大小关系区分出干扰气溶胶,进一步根据不对称比大小区分黑白烟。本文研究成果可以为飞机货舱抗干扰烟雾探测技术提供理论指导和数据支撑,也可以为气溶胶的区分识别方法和光学属性特征研究提供参考。