作为二次分析方法, 近红外光谱分析的重现性和可靠性非常依赖于建模过程。 以近红外光谱小麦蛋白质定量分析模型为例, 研究了多变量定标建模过程中异常样本问题, 旨在讨论复杂样本建模中的样本对模型的影响和作用。 以PLSR算法建模中校正方差与验证方差的解释百分比曲线的背离特性作为异常样本存在的判据, 当两个百分比曲线显著偏离时, 则认为样本集中存在异常样本, 并对建模产生了显著影响。 异常样本的识别和处理, 以及影响分析是本文主要的创新性工作, 采用了基于样本删除的子模型遍历统计方法, 能够渐次识别并提取出异常样本。 在剔除异常样本后的模型预测结果中, 以模型的预测残差标准差作为参考距离对异常样本进行了离群程度分级, 可分为显著离群样本, 相对离群样本以及潜在离群样本, 数据集中显著离群样本约占7.8%, 相对离群样本约占15.6%。 异常样本对模型的影响表现在对正常样本的预测残差上, 使预测值偏离理想拟合直线, 分散性增加。 剔除异常样本或以样本权重建模可有效抑制异常样本的影响, 使模型的解释性更偏向于多数样本数据, 降低模型的经验风险误差。

中温黑体是红外谱段常用的高精度辐射标尺设备, 而近红外是处于其有效辐射范围边缘的谱段, 所以该谱段的定标研究相对较少。 研究了基于中温黑体的近红外光纤光谱仪辐射定标方法, 主旨是探讨定标精度如何受定标模型的结构参数选择的影响, 进而为近红外光谱辐射计量溯源提供技术参考。 采用50～1 050 ℃的可调中温黑体对近红外光纤光谱仪(950～1 700 nm)进行辐射定标。 针对定标的关键环节重点讨论了两个内容, 首先是辐射传输模型的几何因子匹配问题, 比较分析了传统的双圆盘辐射传输模型和光纤直接耦合模型。 对于光纤光谱仪的辐射定标来讲, 采用光纤直接耦合形式的辐射传输模型, 结构上更简单, 耦合效率更高。 其次重点分析了辐射定标中模型的结构参数对定标精度的影响, 其影响的原因是定标数据本身属性中的尺度结构特征, 即通常所说的非线性问题。 因此对于定标精度要求较高时, 需要采用非线性定标模型进行校正, 并尽可能保证测试点采样的尺度均衡, 这是小样本数据解释非线性结构关系时无法回避的样本选择问题。 数据分析结果表明, 定标方程的不同结构参数的选择策略对定标精度有显著影响, 校正方程的样本残差标准差带变化范围为±0.1%～±1%。

通过建立光电热(PET)模型，研究了发光二极管(LED)光源相关色温(CCT)的模型预测控制方法，实现了多主色LED光源的相关色温控制。首先，提出了热平衡状态稳定假设和修正的非对称高斯函数作为基函数的假设; 根据软模型建模思路,用最小二乘估计求解各个模型参量的回归子模型，分析光谱敏感系数曲线随CCT变化的关系。 然后，通过重力线法调试出在3 000，4 500和6 500 K 下3个常用色温点处所需的电流控制量。最后，在调设好的电流控制量上加以一定的无规则扰动产生一组验证数据，用于评价模型精度。实验结果表明: 建立的多主色LED光源的PET数学模型能够很好地通过电流控制量和环境温度来预测LED的热沉温度和多主色合成光谱功率分布函数，进而能够预测控制色温，具有很好的模型精度。得到的色度坐标预测精度优于±0.005，CCT预测精度优于±150 K。提出的基于模型的控制方法不仅适用于常用LED光源的CCT调控，还可推广到更多通道的LED光源的色度及CCT控制中。

针对制冷型320 pixel×240 pixel凝视焦平面阵列探测器，设计了一款10倍中波红外连续变焦光学系统。系统采用机械正组补偿变焦结构，通过二次成像设计实现系统100%的冷光阑效率，利用硅和锗两种普通红外光学材料，通过引入合理的非球面和衍射面，借助ZEMAX光学设计软件对系统进行优化设计和像差平衡，实现了20~200 mm的中波红外连续变焦系统的优化设计。设计结果表明：系统仅采用7片镜片，实现了变倍比为10、F数为2、工作波段为3.7~4.8 mm的中波红外连续变焦系统的优化设计，系统的调制传递函数在空间频率16 lp/mm处大于0.4，点斑均方根半径均小于16 mm，接近衍射极限，满足系统成像要求，且系统的变焦曲线平滑，符合变焦要求。

为了简化模型, 提高模型预测精度, 利用特征投影图（LPG）进行变量选择。 对原始光谱进行连续小波变换（CWT）, 利用主成分分析（PCA）得到LPG, 假定LPG中共线性光谱变量对建模作用相同, 选出少数特征光谱变量建立预测模型, 所得模型预测均方根误差（RMSEP）为0.345 4, 优于其他建模方法, 研究结果表明, LPG变量选择可有效简化近红外光谱模型, 提高模型预测精度。

介绍了长波红外消热差系统的种类, 分析了温度对光学元件的影响, 并列出光学参量随温度变化的公式。总结了红外消热差系统的设计原理, 解出消热差消色差条件方程组并设计了一个工作波段为 8～12 μm, f＝25 mm, F数 1.2, 配 384×288, 像元大小 25 μm非制冷探测器的系统。结果表明, 系统结构简单, 在-40℃～80℃温度范围内系统调制传递函数, 均方根弥散斑直径变化均很小, 符合红外消热差系统的条件。

综述了三种民用车载视觉增强系统的性能特点与研究现状, 分析了民用车载视觉增强系统的发展趋势。首先简述三种民用车载视觉增强系统的工作原理, 并对三种系统的典型产品进行了性能比较; 然后介绍了三种系统的国内外发展情况以及主要产品特点; 最后分析了民用车载视觉增强系统的发展趋势。

窄带滤光片设计中的一些参数, 会对其性能产生影响。为了揭示它们之间的变化关系, 在光学薄膜设计软件Essential Macleod中进行了模拟实验。主要针对窄带膜系中的高低折射率之差, 干涉级次, 反射层层数和腔数对其通带半宽度、矩形度和陡度的影响进行了分析, 并得到了它们的影响规律。对于进行窄带滤光片的设计有一定的指导作用。

结合半导体能带理论以及电荷传递理论，阐述了电化学刻蚀硅微通道过程中的输运原理；在电化学腐蚀 MCP以 n-型(100)摘晶向单晶硅为研究对象，设计实验，找出硅片中载流子的最佳激发波长为 850 nm，以磷离子注入工艺制备的欧姆接触层能产生更多的光生空穴，以微通道板几何结构建立模型，模拟微通道尖端结构对载流子的收集情况，发现载流子在尖端聚集，侧壁被钝化保护，使通道沿尖端方向生长，从而分析不同工艺条件对运输特性的作用与影响分析。

利用密度泛函（DFT）算法， 对三聚氰胺分子的空间结构进行了优化； 然后分别用MP2/6-31G和DFT/DGTIVP两种算法计算了它的拉曼光谱与红外光谱， 给出光谱强度图； 对比了两种算法的拉曼光谱图和其实验光谱图， 结果显示了很好的一致性； 给出了三聚氰胺分子中的各原子间键长， 键角等空间结构参数； 并对三聚氰胺分子在550～3 800 cm-1区间的振动谱做了指认。 上述工作将有助于食品中三聚氰胺含量测量技术的研究。