研究非合作目标光频扫描干涉信号的快速检测方法，采用稀疏傅里叶变换算法快速求解距离谱，通过引入综合Rife算法精密校正距离谱，可大幅提升解算效率，保证解算精度。实验结果表明，所设计的硬件检测单元能够高效采集并处理不同粗糙度、入射距离及入射角度的非合作目标干涉信号，2 MB数据的处理时间为0.1224 s，在12 m范围内测距误差小于13 μm，标准差优于10 μm。

光频扫描干涉绝对距离测量系统需校正光频扫描非线性、细化信号距离谱，因此系统的数据采集及处理效率低，难以满足大尺度数字化制造场景中长度测量需求。本文设计的数据采集与处理系统，引入辅助干涉信号作为数字信号采集系统时钟，在信号采集过程中，同时校正等光频采样的光频扫描非线性，因此效率较高。并采用稀疏快速傅里叶变换确定距离谱细化区间，基于细化-快速傅里叶变换实现距离谱细化，有效提高距离的精密解算效率。实验结果表明：本文设计的系统，在数据处理速度方面，较使用线性调频Z变换的传统系统提高10倍以上；与商用干涉仪比对，在15.4~16.1 m等效空间距离范围内，测量结果误差保持在10 μm以下，测量重复性优于6 μm。

设计了集成固态噪声源以测得雷达接收机的增益和噪声系数。设计采用国产噪声二极管开发平面集成固态噪声源用于接收机性能检测, 包括噪声二极管集成、耦合器、驱动开关电路等。研究了平面集成固态噪声源超噪比(ENR)的测量方法, 以及接收机噪声系数和增益的计算公式。固态噪声源和接收机电路无缝集成, 极大减小了体积质量。设计的噪声源实现了28 dB的超噪比, 较好地满足了接收机的检测要求, 自检误差在可接受范围内。本设计通过了各类环境试验, 并在实际产品中得到应用, 取得较好的效果。

提出一种基于主成分分析(PCA)的多波长同轴共路同时相移干涉测量方法。所提方法可以通过从单色CCD记录的一系列相移量未知的多波长同时相移干涉条纹图，利用主成分分析提取出单个波长下的包裹相位分布，继而通过多波长的方法进行相位解包和降噪处理得到合成波长的相位。数值模拟和实验结果表明，所提方法不仅测量过程简单，而且运算速度快，测量精度高。

提出了一种基于时域傅里叶变换的广义相移相位恢复方法。该方法不需要对相移量进行特殊标定，就可从一系列相移量单调变化的干涉条纹图中快速地恢复出物体的相位。由于所提方法是运用傅里叶变换逐点从频域提取物体的相位，所以该方法不仅具有良好的抗干扰性能，而且对干涉图中的条纹数目没有要求，可以从条纹数少于1的相移干涉图中精确地恢复相位。数值模拟与实验结果均表明所提方法具有操作简单、方便、快速、精度高等优点。

提出了一种基于彩色CMOS 的双波长数字全息同轴相移显微系统，定量分析人体Jurkat 细胞(人外周血白血病T 细胞)凋亡过程中的相位变化，实现了在不进行复杂相位解包裹运算的同时对细胞相位的定量测量。利用532 nm和632.8 nm 两波长的激光，对人体离体Jurkat 细胞凋亡过程中的三个状态进行了彩色全息记录，分别提取出两波长的相位信息，从而重构细胞相位。实验表明，该系统下测得的相位与其他方法测得的相位具有较好的一致性，并且测量量程大，算法简单，结果准确。实验结果将为双波长数字全息术用于细胞相位的研究和应用提供参考。

讨论了数字全息显微术(DHM)相位测量中显微物镜引入的附加相位的消除问题。在DHM相位重构中，对比分析了两步法和泽尼克多项式拟合两种附加相位补偿方法，进行了相应的实验研究，实现了多种生物细胞的相位重构。研究结果表明：两种补偿方法均能有效地消除DHM系统的相位误差。对于两步补偿法，由于补偿计算需要两组数字全息图，实验记录耗时，对记录系统稳定性要求高，但采用有、无样品相位相减的补偿算法简单，能够同时补偿显微物镜带来的球面附加相位和光学系统带来的其他相位畸变，相位重构的精度高。对于泽尼克多项式拟合补偿方法，补偿计算仅需一组数字全息图，在动态相位测量中具有特别的优势，但相位重构的误差随待测细胞高度和面积的增大而增大，为提高泽尼克相位补偿法的相位重构精度，需要保证物体的光学高度或者是物体的横向面积在一个较小的范围内变化。上述结果将为DHM用于生物细胞相位重构的研究和应用提供参考。