呼吸率检测中存在主观因素强、信号提取复杂、设备不易获取和有线连接不方便测试者移动等问题。人体呼吸周期为3 s?6 s，呼吸气流是呼吸动作的最直接反应，与周围空气存在湿度差。本文采用研制的新型无机卤化物钙钛矿湿度传感器测量呼吸率，克服了市面上湿度传感器响应和恢复时间长(10 s以上)的问题。系统使用Zigbee无线通信传输检测信号，使信号检测和处理部分分离，方便测试者移动。使用上位机软件进行数据处理计算呼吸率，并根据呼吸暂停阈值判断呼吸状态。测试结果表明，系统可实时准确监测呼吸率，最大误差1次/分钟，具有准确率高、信号处理简单、便携和成本低的优势。

为监测燃煤电厂低浓度SO2排放, 达到国家超低排放标准, 提出一种短光程下测量低浓度SO2的方法.在已知温度压强条件下, 利用差分吸收光谱法, 由不同浓度的标准气体构建SO2差分吸收截面数据集; 根据数据集标准差及均值, 结合浓度反演结果, 将测量区间由200~400 nm逐步缩小到294~308 nm.对该区间内137个波长采样点, 用统计学方法, 借助标准差及均值表征差分吸收截面精度, 同时剔除误差较大的采样点, 得到该环境下最优采样点集和差分吸收截面最优数据集.在同等温度压强条件下, 利用该最优数据集和差分吸收光谱法, 能够以较高精度计算出烟气中SO2浓度.实验采用420 cm光程, 气室容积0.5 L, 气室内温度299.05 K, 压强101.33 kPa, 测量范围2~30 μL/L.实验结果表明该方法相对误差低于1.7%, 满量程误差低于1.3%, 零漂0.09 μL/L, 72 h内重复性良好.在420 cm光程条件下, 该方法能够高精度测量30 μL/L内的SO2气体, 解决差分吸收光谱法中浓度与光程之间的冲突, 适用于燃煤电厂超低排放监测仪器的研制.

针对滑坡体深部位移这一重要指标，基于光时域反射技术，设计了一种蝴蝶结形式的复合光纤装置用于监测深部剪切位移. 该传感装置由方形聚氯乙烯树脂管、毛细钢管、光纤、砂浆组合而成. 首先在40 mm×40 mm×500 mm(厚2.0 mm)的聚氯乙烯树脂方管四周开挖导槽，将Φ1×500 mm毛细钢管放置在导槽中. 然后用光纤穿入毛细钢管,光纤一端固定，另一端绕制成蝴蝶结形式.最后在聚氯乙烯树脂管外围浇筑Φ110 mm的砂浆，制作成圆柱式复合光纤装置. 室内边坡模型剪切测试台测试结果表明：该装置对深部剪切位移初测准确度为1 mm，最大测量范围为40 mm. 分析表明该复合光纤装置具有灵敏度高、测量范围大、结构简单易于安装等优点，可以用于滑坡以及野外岩土结构工程等进行现场原位监测.

针对山体滑坡中大力值监测的应用需求, 提出了基于光纤Bragg光栅(FBG)的5 MN力值传感器。该传感器采用8根FBG构成4组光栅偶对圆柱弹性体的应变进行采集, 光栅偶能有效地补偿温度对FBG尺寸的影响。通过ANSYS数值模拟计算并优化了圆柱弹性体的结构尺寸, 并按照国家规程进行了传感器检定实验。实验结果表明, 该传感器的直径为124 mm, 长度为302 mm, 应力测量范围为500~5 000 kN, 综合精度为1%, 最大力值对应的波长变化为2 567 pm, 灵敏度为2 kN/pm。该传感器除具有光栅传感的基本特点以外还具有结构简单、量程大、精度高等优点, 不仅适用于滑坡力值监测, 还适用于建筑、化工、煤矿、**等领域的力值监测。

为了解决复杂环境下红外人体目标分割应用中当前脉冲耦合神经网络（PCNN）方法常出现的噪声适应性差、目标边缘细节模糊等问题，提出了改进的PCNN方法。根据红外噪声特点，利用加权均值滤波和各向异性高斯滤波设计了模型反馈输入域的权值矩阵；采用改进的拉普拉斯分量绝对和表示PCNN的连接强度参数，从而实现了该参数的自适应设置；用点火区域平均灰度值构建动态阈值的方法，实现了PCNN模型的迭代控制。对IEEE OTCBVS和自拍数据库中的250余幅红外人体图像进行对比实验，结果表明，提出的方法能够有效抑制红外噪声，分割出带有较多边缘细节的人体目标，与其他PCNN分割方法相比，该方法还具有较优的平均概率兰德指数和较低的平均全局一致性误差。

为了满足轻量化、微型化和大视场的要求,提出了一种焦距递减的多聚焦人工复眼,子眼以同心圆排布,同一同心圆上的子眼具有相同的焦距,从内到外焦距递减.采用光刻胶回流法制作该曲面人工复眼,通过光刻胶的用量与掩膜的设计将每个子眼的焦距控制在一个特定的范围,从而使所有的子眼能在同一平面聚焦.为了防止微透镜图形的破坏,采用了负压成型技术,制作了聚二甲基硅氧烷腔室用以在注胶时排除异物与空气.透镜材料Norland81具有良好的光学性能,且曝光时间比Norland61要快3至5倍.利用ZEMAX建立复眼模型并进行了模拟仿真,光线追迹结果表明该模型即使在大视场下也能获得清晰像点.

基于光纤布喇格光栅传感监测原理, 设计了一种用于岩土滑坡监测的剪切位移传感装置.在等强度悬臂梁上粘贴光栅构成位移传感器, 位移传感器被嵌入Φ50的聚氯乙烯树脂管中, Φ50聚氯乙烯树脂管外套Φ70聚氯乙烯树脂管, 在两管之间浇筑1: 1的砂浆.通过室内模拟剪切测试, 该装置对剪切位移测量为30 mm, 初测精度为0.5 mm, 其对30 mm位移传感转变成光栅波长变化量为1 200 pm.该装置灵敏度高、稳定性好、测量范围大、线性好、结构简单, 可用于滑坡以及野外岩土结构工程等进行长期有效的监测.

针对移动大尺寸圆柱体工件两端的表面形貌特征, 利用三维激光扫描仪设计了一种快速长度在线检测系统。基于三维激光扫描仪可在短时间内连续高速获取大量测量数据的特点, 系统在虚拟环境下构造出自适应测量形状的虚拟测量基准面, 采用二维误差分离方法抑制系统误差和运动误差, 识别定位工件两端端点并计算其到虚拟测量基准面的位移; 最后结合多传感器融合模型获取三维位移场测量结果。另外, 测试前用三坐标测量机精密测量过的相似形状圆柱体工件对系统进行了校准修正。为验证系统的精度和可靠性, 分别对处于(1 000±25) mm内不同直径的圆柱体工件进行了长度检测。结果显示, 系统可在1 s完成直径约为50 mm工件的长度测量, 检测分辨力为0.010 mm, 检测精度达到0.050 mm。实际运行结果表明, 该设计系统具有高自动性和高效性, 可满足在线生产中对大尺寸工件控制和检测的要求。

针对大尺寸圆锥体工件的几何形貌，提出将三维激光扫描和虚拟环境引导定位结合的快速几何参数测量系统。该系统由两个固定的激光扫描仪高速获取工件两端上表面的关键轮廓，并依据端面特点构造垂直和水平的虚拟基准面，从而生成三维虚拟测量模型；通过高度特征变化识别端面端点位置，结合空间投影和最小二乘原理拟合出端面的圆心位置和直径大小；由空间圆心几何关系计算出锥体高和半角。利用该系统对几种典型的大尺寸圆锥体进行检测，得到端面直径和锥体高的检测分辨力为10 μm，检测精度为100 μm，锥体半角检测分辨力为0.001°，检测精度为0.010°。实际运行结果表明，该设计系统结合人机交互界面，能很好满足在线生产中对大尺寸锥体工件几何参数检测要求。