对单粒种子样品成分进行快速无损检测,对于作物遗传育种研究有着重要意义。本文采用近红外光谱技术(NIR)和偏最小二乘回归法（PLSR）,研究了水稻种子的近红外光谱特性及其与直链淀粉、蛋白质含量的关系,建立了基于NIR的水稻种子成分快速检测模型。通过比较几种不同的光谱预处理方法对于单粒和群体样品模型的效果,对模型进行了优化。结果显示,多元散射校正（MSC）对单粒样品模型的优化作用显著,而一阶导数对单粒和群体样品模型改善都有明显的效果。模型评价参数显示,预测效果良好,为基于NIR的水稻单粒种子成分分析提供技术支撑。

提出了一种基于近红外漫反射光谱测定复合肥料中尿素、 缩二脲和水分等成分含量的新方法。 文中在对原始光谱进行预处理后建立了检测这三种成分含量的偏最小二乘（PLS）模型, 其检验决定系数R2值分别为0.986 1和0.971 3, 所建立模型的交互验证均方根误差RMSECV分别为2.59, 0.38, 0.132, 模型预测相关因子分别为0.973 3, 0.921 5, 0.967 9； 从市售的复合化肥中选取六种样品验证模型的准确性, 其相关因子分别为0.923 7, 0.978 6, 0.987 4。 研究结果表明, 该方法可以对复合肥料中尿素、 缩二脲和水分等成分含量进行快速测定, 与传统分析方法相比具有分析时间短、 操作简便、 环保无污染等优点, 有较好的应用前景和实际意义。

在大视场小体积的人造复眼结构中，倾斜的边缘子眼成像时存在较大的轴外像差。提出一种复眼结构，利用光线在子眼中的折转与自由曲面矫正像差，提高了边缘子眼的成像质量，进而增大了复眼结构的视场角。设计出5 组子眼对180°视场成像，每组对应特定的视场范围。利用光学仿真软件CodeV对5 组子眼分别做了光学仿真，得到了各组子眼的像差曲线，光学传递函数MTF 曲线。结果表明，在整个180°视场范围内，频率为100 lp/mm时，MTF 值均大于0.2，畸变在30%以内，复眼具有良好的成像质量。

采用1064 nm的激光对炉渣样品进行烧蚀，分析了影响炉渣中信号稳定性的一些因素。激光能量在小范围波动（±2%）对信号的稳定性影响很小，参考激光能量和光谱信号强度无明显关系。当激光频率降低至4 Hz以下时，信号的相对标准偏差下降至10%左右。当激光聚焦位置位于样品表面下3 mm时信号强度和稳定性最优。熔渣样品信号的稳定性高于粉渣样品，不同渣系的炉渣的稳定性也不相同。对于原子线，不同点烧蚀的稳定性远远优于单点烧蚀稳定性，而对于离子谱线，两种不同的烧蚀稳定性差别不大。

为了实现对近景目标物的三维测量, 研制了一种小型仿生复眼系统。介绍了该复眼系统的结构及其参数设计原则, 并对该系统采用的标定、三维测量等算法进行研究。首先根据复眼成像特点搭建了标定和测量平台, 并分别使用张正友的方法、直接线性变换法、Tsai 式两步法三种摄像机标定方法对复眼的中心子眼进行标定, 通过比较实验结果发现Tsai 式标定方法精度更高, 更适用于本复眼系统的标定。然后针对边缘子眼光轴与图像传感器不垂直问题, 提出了一种新的图像畸变数学模型, 有效的提高了边缘子眼的标定精度。最后建立了多子眼三维探测模型, 并探索了多子眼成像对复眼相机测量精度的影响, 认为三子眼可获得比双子眼更高的精度和稳定性。实验结果表明, 在距离复眼相机150～260 mm 范围内, 该复眼探测系统的三维测量相对误差在2%左右, 在满足仪器小型化的同时能基本实现近景三维测量。

针对振动型结构健康监测方法的特点，搭建了基于非平衡M-Z干涉仪和相位载波解调技术的光纤光栅损伤识别系统。运用小波包分解振动信号，建立了基于小波包节点能量相对变化率之和的结构损伤识别指标；介绍了统计过程控制原理，推导了使用均值-极差控制图分析损伤识别指标，识别结构连续损伤的过程。实验测试了铝制简支梁结构处于健康状态和3种损伤状态下的各40次振动信号。信号时域图显示各状态振动信号持续时间均约为0.05 ms，幅值基本相同。依据结构健康状态下的统计过程控制限 (12.85,41.35)进行了均值-极差控制图损伤识别分析，结果表明，搭建的损伤识别系统能连续地对结构进行健康监测。