导热系数、传热系数、边界形状等热参数在航空航天热防护、发动机散热、核电站安全等领域扮演十分重要的角色。其准确测量对安全运行及热防护设计等具有重要意义,然而受限于恶劣工作条件或空间等,往往无法通过测量直接获得。导热反问题方法为测量此类参数提供了一个有效途径。热参数测量受热损耗影响较大,因此热损耗条件下提高热参数的测量精度的测量技术研究,具有十分重要的科学价值和实用意义。换热或传热设备中温度更容易测量,基于某刻、某段时间内测点的温度信息来识别热参数是一种间接测量技术。该技术对目标没有特殊要求,适用领域广,容易操作实现,特别适合于空间有限、结构或工况复杂设备的热参数的测量。本文采用基于温度的间接测量技术求解导热系数、传热系数和未知边界形状,旨在:研究有损耗情况下基于第二类边界条件导热系数测量模型的构建,解决传统模型基于实测数据测量时结果误差大的问题;研究有热损耗下基于第三类边界条件下传热系数测量模型构建,解决利用传统模型求解的结果构建温度场时温差偏大的问题;研究边界形状反演测量的一种新算法,解决当前传统算法反演结果易受初值和测量点数量影响的问题。研制导热系数、传热系数反演装置,解决目前缺少实测验证研究的问题。基于以上目的,本文开展导热系数、传热系数、边界形状的测量技术的研究工作,本文的主要研究内容如下:针对传统模型基于实测温度测量导热系数存在误差大的问题,构建了一种热损耗下基于第二类边界条件的导热系数测量模型-虚拟薄板。概述了传统模型存在缺少热损耗项的估计导致误差较大的问题。在考虑热损耗的情况下,通过推导研究了模型的热损耗和温度场之间的关系,提出了有损耗下导热系数测量模型的实现方法。仿真结果表明,相比传统模型,虚拟薄板的反演结果不受热损耗的影响,提高了测量的精度。针对面向工程化应用中利用传统模型测量求解的传热系数构建温度场存在温度偏差大的问题,构建了一种有热损耗情况下基于第三类边界条件的传热系数测量模型-局部模型。根据工程问题中热损耗存在的位置,推导了其对测量模型的影响,构建了热损耗与测点温度之间的关系,实现了包含热损耗时的测量求解。有损耗下的仿真结果表明,局部模型克服了传统模型易受热损耗的影响问题,将测量值的相对误差从-7.12%降低到0.5%以内。针对传统最优化算法等在边界形状求解中精度易受测点数量等的影响,提出了一种基于第三类边界条件的边界形状反演新算法。研究了测点温度和待求边界位置之间的内在规律,建立了测点温度和边界位置之间算法求解模型,该算法避免了目标函数梯度解算步骤,为边界形状求解提供了一种新思路。仿真结果表明,相比主流的共轭梯度法,在测量点数较少时新算法将反演结果的平均相对误差从20.1%降低到了1.6%,提高了测点较少时的反演测量的精度。针对导热系数测量研究缺少工程化实测验证的问题,研制了基于第二类边界条件的导热系数测量实验装置。根据实际求解的需求,设计了实验装置的温控系统、机械系统和应用程序。实测结果表明,相比传统反演模型,新模型将测量值的相对误差从-14.76%降低到-4.67%。针对传热系数反演测量研究缺少工程化实测验证的问题,研制了基于第三类边界条件的非稳态传热系数实验装置。设计了加热系统,保温防护装置,机械系统和应用程序。实测结果表明,相比传统模型,局部模型将利用测量值获得的温度场与实际温度的偏差从-0.30℃降低至±0.02℃。