基于激光不同波段的探测传输特点，通过分析典型微小摄像头的回波传输特性，提出了一种针对多波长激光特征检测微小摄像头的研究方案。利用几何光学和波动光学理论，分析微小摄像头结构及其反射光谱特征，计算并仿真了一定探测距离下的回波光场，在此基础上搭建多波长激光检测系统。实验结果表明，在一定的景深范围内，具有红外截止滤光片的微小摄像头对可见光的回波光斑衍射环特征明显、条纹对比度高且可探测距离远；近红外波段的目标回波功率低、后向散射干扰严重，可探测距离近；短波红外波段几乎不受红外截止滤光片影响，且1 550 nm处于人眼安全波段。实验结果与数值分析、理论仿真结果一致，验证了短波红外激光用于探测微小摄像头的可行性。

为改善传统的束流位置测量电子学系统受电子学通道非线性、温度漂移和系统噪声等因素对位置测量精度带来的影响，介绍了一种新型的基于导频技术的数字束流位置测量电子学系统。该系统硬件包括模拟信号采集电子学、数字信号处理电子学和PTC(导频信号耦合)模块；软件包括顶层应用软件和底层驱动，束流信号与导频信号在耦合电路中耦合后，经电子学处理，在FPGA中计算得到归一化后的束流位置信息。实验室测试结果分析，经导频信号归一化处理后能够有效改善各通道随温度变化的现象，束流位置漂移从4.5 μm改善至0.5 μm，分辨率从57.25 nm提升到13.37 nm，并且进行导频信号开关实验更加直观观测导频信号对束流位置测量的在线校正效果。设计的基于导频信号的数字束流位置测量（DBPM）电子学可以高效、实时地实现对加速器束流位置的在线校正，提升电子学系统的实时分辨率性能。

针对高光谱成像特点，提出了一种基于三维特征检测微小摄像头的方案。在空间维利用猫眼效应筛选疑似目标，在光谱维对结果进行精准判定。依据摄像头结构，分析了可见光摄像头的反射光谱特征。基于几何光学和辐射度学，计算和仿真了系统的探测距离。结果表明，正常工作时，光功率影响最小探测距离，目标尺寸影响最大探测距离。搭建了微小摄像头光谱特征验证系统。结果表明，采用吸收型红外截止滤光片的目标的非反射光占比曲线变化平缓且数值高，采用反射型红外截止滤光片的目标的非反射光占比曲线可见光部分数值高，红外部分数值低，从700 nm附近开始下降，甚至发生突变，实验数据显示，突变位置的斜率绝对值是红外波段斜率绝对值的10倍以上。实验结果与预期分析的结果一致，验证了高光谱成像技术检测微小摄像头的可行性。

针对北京正负电子对撞机改造工程（BEPC II）直线加速器束流位置测量电子学系统故障率上升这一现状，结合BEPC II直线加速器束流参数以及BPM电子学ADC芯片带通采样的需求，设计了隔离度高、幅相一致性好的数字BPM射频前端电子学模块。数字BPM电子学系统采用MicroTCA 4.0系统架构，以FPGA作为主控制器，基于EDA软件开发设计。重点介绍了射频前端电子学模块中射频功率放大器、数字可调衰减器、带通滤波器等设计和实验室及在线测试结果。BEPC II对撞模式下，使用正电子束流，完成电子学系统在线测试，x方向位置测量精度约为38.46 μm，y方向位置测量精度约为26.16 μm，其测量精度和系统稳定性优于商用模拟BPM电子学模块，能够满足BEPC II直线加速器束流位置测量需求。

针对北京正负电子对撞机II期（BEPC II）直线加速器升级改造过程中束流位置探测器（BPM）电子学对外部触发信号的需求，设计了一台高精度延时控制、上升时间短和参数灵活调节的数字延时触发器。采用FPGA（现场可编程门阵列）作为主控制器展开设计，重点介绍了基于FPGA的边沿检测模块和多通道延时处理模块的设计与仿真，描述了FPGA和驱动电路的设计方案以及在直线加速器上的应用。经测试，延时可调范围4 ns～4 μs，最小步进4 ns，步进误差0.125%；上升时间2 ns，延时抖动135.4 ps。