本论文主要研究对象是非磁化弱电离低温等离子体，在广泛调研认真归纳前人工作的基础上，总结了对于这一类等离子体在不同气压下的探针理论模型及其适用条件，并对不同的实验条件下的实验技术进行研究。具体包括低气压下的稳态等离子体单探针诊断、中低气压下的高压直流放电双探针诊断、中低气压下的流场等离子体多路探针诊断和高气压下喷流等离子体的实验诊断。合作设计了两套新的一体化诊断装置，成功用于各类探针诊断。 对于低气压下的等离子体，在实验室普遍使用的稳态灯丝放电的实验装置中进行了对探针诊断系统参数优化的实验技术研究，通过分析单探针获得的空间电位数据的统计特性，给出了对探针尺度进行优化的一个实验判据。对于探针诊断中的发生器部分对等离子体参数的影响、探针构型、影响探针收集电流的一些物理效应、数据采集系统参数等细节问题进行了初步的讨论分析。 合作设计了便携式探针诊断系统和十路探针诊断系统两套一体化探针数据获取装置。在广泛了解实验需求的基础上，针对实验室原有的分立元件诊断采集系统存在的集成度低、抗干扰能力差、携带不方便、对多样化的复杂实验场地条件适应能力较差、采样率和扫描频率范围小、需要人工干预过多等弊端，着力进行诸多改进设计，新的系统具有大范围可调的高采样率和扫描频率，集成度高，抗干扰能力强，电气性能大大改善。多路探针还具有电流驱动能力强，拓展性强等特点。使用Matlab为两套系统编写了数据分析软件，完成了数据处理的自动化，大大提高了效率。这两套系统在经过完整测试后，已经成功应用于实际的探针实验。 使用便携式探针诊断系统和滤波模块，对高压直流放电产生的中低气压等离子体进行了双探针诊断，验证了系统的可靠性和数据可信度。 使用十路探针诊断系统进行了外热式等离子体发生器的等离子体流场参数诊断，获得了流场截面的信息，并与微波诊断的结果做比较，证明了数据的可信度，为该等离子体发生器的性能鉴定提供了可靠的数据，为进一步改进该发生器奠定了基础。 在进行的大气压喷流等离子体诊断实验中，第一次获得了某试验模型发动机大气压等离子体喷流的实测数据，此工作在国内处于领先地位。分析了该喷流流场的时间空间特性和电子密度、电子温度等参数。实验结果表明，该流场的时间均匀性良好。这些结果为进一步的理论和实验研究提供了实验依据和数据积累。 作者希望本文能够为各种气压下的非磁化弱电离低温等离子体的实验(包括有流速的情况)中，静电探针的设计使用、数据分析以及采集系统设计提供一个有益的参考。