实时获知煤炭发热量对于及时调整电站锅炉风粉配比和提高煤炭燃烧效率具有重要意义，为了实现电力生产中发热量的稳定快速检测，提出了一种近红外光谱（Near Infrared Spectroscopy， NIRS）与X射线荧光光谱（X-ray Fluorescence， XRF）联用的煤炭发热量高稳定检测方法，它结合了NIRS能高稳定检测煤中与发热量正相关的有机基团的优势与XRF能高稳定检测与发热量负相关的成灰元素的特点，大大提高了对煤炭发热量的测量重复性。在光谱预处理中，先将两套光谱融合作为偏最小二乘回归的输入变量进行全谱初步建模，依据回归系数选择NIRS光谱中的有效波段，再将它与XRF光谱中的成灰元素谱线一并融合进行归一化处理。建模时将预处理后的融合光谱数据作为输入变量，利用偏最小二乘回归对煤炭发热量进行建模。实验结果表明，NIRS-XRF联用方法对定标集煤样发热量预测的线性相关度系数（R²）为0.995，对验证集煤样发热量预测的最小均方根误差、平均相对误差和标准偏差分别为0.24 MJ/kg，0.61%和0.05 MJ/kg，测量重复性满足小于0.12 MJ/kg的国家标准。NIRS-XRF联用的煤炭发热量高稳定检测方法有望推广应用于火力发电、煤化工、冶金、水泥和焦化等“高碳”行业，助力我国按期实现碳中和目标。

通过选定低噪声电压基准芯片作为光电二极管的稳定偏压，采用低暗电流光电二极管，设计外围跨阻放大电路，利用低温漂系数元件，温控及电磁屏蔽等，研发低噪声光电探测器，并通过低频段强度噪声评估系统对其噪声进行测试评估。实验结果表明：所研发的低噪声探测器在空间引力波频段的电子学噪声谱密度在1.649×10^-5 V/Hz^1/2以下，在0.1 mHz处为1.649×10^-5 V/Hz^1/2，在1 mHz处为6.95×10^-6 V/Hz^1/2，在1 Hz处为7.07×10^-8 V/Hz^1/2；在8 mW激光入射光电二极管时，探测器抬高为40 dB。该探测器噪声性能均小于相应引力波探测中对激光强度噪声的要求，可为引力波探测中激光强度噪声抑制等方面提供关键器件支撑。

基于提出的激光诱导击穿光谱（LIBS）和X射线荧光光谱（XRF）的联用多光谱方法，设计了一种基于软件控制的煤质快速分析仪，该分析仪包括LIBS分析模块、XRF分析模块、送样模块、控制模块和操作软件。该仪器不仅发挥了LIBS全元素分析的长处，还继承了XRF高稳定分析的优点，可用于发电厂对压制煤饼进行快速连续的检测。此外，基于偏最小二乘回归方法对数百个煤样进行了光谱分析建模，并完成了工业测试与性能评价。评估结果表明，所建发热量、灰分、挥发分和硫分定标模型的R²分别为0.973、0.986、0.977、0.979，平均绝对误差分别为0.60 MJ/kg、1.24%、0.18%、0.19%，工业分析的平均SD分别为0.11%、0.49%、0.15%、0.09%。模型结果表现出不错的准确度和良好的稳定性，对所有煤炭工业指标的测量重复性均达到甚至优于国标要求。同时，实测结果表明，该仪器对煤炭发热量、灰分、挥发分、硫分的平均绝对误差分别为0.385 MJ/kg、0.830%、0.496%、0.230%，单次样品检测约需5.5 min，能够满足工业现场的实际需求，为煤炭性质的前瞻性预测开辟了道路。

空间引力波探测频段位于0.1 mHz~1 Hz范围内，在该频段内包含了更大特征质量和尺度的引力波波源信息。目前，基于不同尺寸及空间轨道的大型激光干涉空间引力波探测计划已经逐步实施，其中在干涉仪的激光光源系统中，需要抑制激光强度噪声及频率噪声等，光电探测作为激光噪声表征及抑制的第一级器件，其性能将直接影响激光噪声抑制效果。通过选定低噪声芯片、高稳定偏压系统的基础上，采用自减电路及跨阻放大电路进行整体电路设计；在电磁屏蔽、低温漂系数元件、低噪声供电以及主动温控等技术手段实现了高增益低噪声平衡零拍探测系统的研制；结合快速傅里叶变换法以及对数轴功率谱密度算法对其增益、带宽等性能进行评估测试，并进一步对激光的强度噪声在0.05 mHz~1 Hz频段进行探测表征。实验结果表明：所研发平衡零拍探测电子学噪声谱密度在1 mHz~1 Hz的频率范围内在3.6×10⁻⁵ V/Hz^1/2以下，小于空间引力波探测对激光光源噪声要求；进一步当入射光功率为400 μW时，测量得到平衡零拍探测系统在0.1 mHz~1 Hz的频率范围内增益在20 dB以上；激光强度噪声谱密度在1 mHz处为3.6×10⁻² V/Hz^1/2，实现低噪声光电探测及激光强度噪声表征，为空间引力波探测中激光强度噪声表征及抑制等方面提供关键器件支撑。