针对激光同步扫描三角测距成像系统水下应用时, 考虑不同介质界面的折射效应, 通过理论建模, 得出水下同步扫描三角测距成像系统的空间三维坐标测量关系表达式。分析了基线距离、接收透镜焦距等系统主要参数对距离测量分辨率的影响, 以及成像探测器长度对测量范围的影响。仿真结果表明: 增大基线距离和接收透镜焦距, 有利于提高距离测量分辨率, 增加成像探测器长度, 有利于增大系统测量范围, 为水下同步扫描三角测距成像系统的设计提供了理论依据。

针对内嵌式触控显示屏中横条纹缺陷进行了原因分析, 提出了相应的解决方案, 如调节扫描电压、改变驱动模式、增强驱动能力等。实验结果表明, 水平同步扫描模式下, 内嵌式触控屏报点率达到120 Hz, 横条纹缺陷问题得到了改善, 对提高显示质量有重要意义。

基于同步扫描三角测距系统标准型结构，提出同步扫描三角测距系统异形结构。介绍同步扫描三角测距系统的工作原理，并对系统进行建模，得到空间三维点坐标表达式。对同步扫描三角测距系统的4 种异形结构进行了对比分析，通过仿真分析得到结果数据，确定d85 型为最佳结构。设计并制造出d85 型同步扫描三角测距系统原理样机，测试获得三维点云数据。

为了实现对远近距离的物体进行三维测量，扩大系统的测量范围，建立了融合LIDAR的激光同步扫描三角测量系统。对该系统的原理、系统设计及器件选型进行研究。首先，根据同步扫描机制，在普通三角测量的基础上融合LIDAR技术，并推导出三维点的计算公式。接着，根据系统设计要求，介绍了激光器、接收透镜、反射镜、二向色镜、扫描伺服电机、LIDAR接收器以及相机的选型等。然后，根据选型的结果，设计机械结构。最后，通过Zemax对搭建的光学系统进行光路仿真，验证原理的可行性；并在现实环境中，对APD的回光量进行测试以及对实际物体进行扫描并获得三维点云。实验结果表明，该系统的设计是可行的。

介绍了一种基于锁相环及频率合成方法产生高重复频率正弦同步扫描种子源产生技术。利用锁相环实现了正弦信号与触发光脉冲的同步跟踪，并通过频率合成实现对正弦小信号的频率、相位、幅度的调制。调制相位可实现扫描时间的延迟，调节振幅可实现不同扫描速度。电路系统进行了实验测试，获得频率可达250 MHz、时间抖动小于10 ps的稳定正弦同步扫描种子源，证明设计达到了预期目标，满足光学条纹相机对种子源频率、幅度、抖动的高精度需求。

为了提高同步扫描三角测量系统的测量精度, 对系统各个参数进行分析。首先, 简要介绍了同步扫描三角测量系统的工作原理及系统参数构成。其次, 根据系统参数, 分析 M1、M2、M3、M4、CCD的位置误差与角度误差、透镜及 M3厚度误差对系统精度的影响, 并得出系统参数在测量范围为 0.6 m和 10 m处的测量误差曲线。然后, 根据对系统测量精度的影响程度, 把系统参数从高到低进行排序, 目的是为在机械设计及加工时对系统参数进行不同程度的重视。最后, 对系统进行实验测量, 获得三维点云。

针对空间目标操控任务中非合作目标近距离三维形貌测量的需求, 设计了基于激光三角法原理的线结构光自同步扫描三维形貌测量系统.分析了经典的点扫描测量系统模型, 扩展建立了线结构光扫描系统模型.构建了测量系统桌面样机, 利用二维平面棋盘靶标构建虚拟立体靶标完成了系统参量的标定.分别对已知结构的工件及天宫一号缩比模型进行了测量实验,结果表明: 测量距离为1 m时, 系统三坐标测量误差均优于1 mm, Z向距离误差为0.18 mm, 测量点到拟合平面的距离误差均值为0.31 mm.该系统简化了扫描系统结构, 能降低空间载荷的重量和功耗, 满足空间任务中快速三维形貌测量的需求.

固体表面反射光与其折射指数之间存在余弦函数关系, 而折射指数的均方起伏又和固体表面的密度和浓度起伏有关。因此从反射光的变化可以反映材料内部结构的一些变化。基于此理论指导, 本文利用同步扫描光谱(SSS)方法, 即荧光光谱仪的同步扫描模式进行反射光的检测, 成功地监测了聚己内酯(PCL)薄膜在铜片上的熔融和非等温结晶过程。PCL薄膜的SSS谱图出现了两个明显的荧光光谱仪的光源峰(467和473 nm), 利用这两个峰的信息可以表征聚合物的熔融和结晶过程中分子链结构的变化。采用SSS方法表征分析得到了PCL的热动力学和结晶动力学参数, 其结晶Avrami exponent n为2.8～3.2, 平均值为3.1, 表明PCL的非等温结晶遵循异相成核、三维球晶生长机理。这些与差示扫描量热仪(DSC)得到的参数一致。研究结果表明SSS方法是一种简单、有效的原位测试聚合物熔融和结晶动态过程的方法。此外, SSS方法是一种基于荧光光谱仪的具有普适性的光谱方法, 对发光和不发光固态聚合物均可以检测研究。

采用三维荧光光谱和Δλ=20 nm同步扫描荧光光谱技术研究Hg2+, Cd2+, Cu2+, Zn2+胁迫作用下蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)荧光光谱的变化情况, 两种光谱技术得到了较为一致的结论: 即胁迫作用96 h后, 蛋白核小球藻荧光中心处的荧光值显著降低, 四种重金属离子对藻细胞光合系统的叶绿素a和叶绿素b造成了严重的破坏。 进一步分析四种重金属离子浓度与由同步扫描荧光光谱得到的藻荧光猝灭效率I0/I的相关性可知: 重金属离子的毒性与荧光猝灭效率I0/I呈正相关关系, 均随重金属离子浓度和胁迫时间的增加而增强。 对某一种重金属而言, 同步扫描荧光光谱可实现藻细胞对该重金属毒性的评价。 与三维荧光光谱相比, 同步扫描荧光光谱具有耗时少、 对特定荧光中心选择性高等优点, 是研究水体有毒污染物毒性的有利工具。

以自然水体为培养基对铜绿微囊藻(Microcystic aeruginosa)进行了为期95天的实验室培养。测量了铜绿微囊 藻不同生长阶段培养水体的三维荧光光谱和同步扫描荧光光谱,并且同步分析了藻类叶绿素a浓度和胞外微囊藻毒 素MC-LR浓度。结果表明：根据三维荧光光谱得到荧光信号A、信号X和信号C,分别代表类蛋白、海洋腐殖酸和类 富里酸。对各荧光信号强度与细胞外微囊藻毒素MC-LR浓度以叶绿素a浓度进行归一化,发现二者在藻类衰亡期具 有相同的变化趋势,且最大值出现的时间较为一致,两者表现出显著的线性相关性。因此,结合荧光光谱特征信 号和叶绿素a浓度可以实现对藻毒素MC-LR浓度的快速预测。就实验方法而言, Δλ=80 nm的同步扫描荧光光谱法 相对于三维荧光光谱法具有耗时少、测量简便等优点,可以完整反映荧光信号A、X和C的强度,更适合用于以藻 毒素快速预测为目的的水体荧光光谱在线分析。