光遗传学是一门涉及神经科学、光学、半导体光电子学及生物医学的交叉科学。把光作为一种遗传学的研究工具, 可为神经科学研究提供更高效、精准的神经调控手段, 也为临床精神疾病的研究和治疗提供了新的思路。集成式注入型生物光电极是一种集刺激神经元的光源与采集生物电信号的微电极于一体的多功能生物微探针, 在利用活体生物进行的光遗传学研究中有着重要的应用。文章回顾了光遗传学的历史, 对集成式注入型生物光电极器件的分类和发展进行了分析, 详细比较了不同类型光电极器件在结构和性能上的差异, 从电学特性、噪声信号、生物兼容性及可靠性等方面进行评价。最后, 对光电极器件的未来发展进行了初步的探讨。

为解决近红外光谱法分析物质浓度过程中缺乏可测度分析而导致测量过程存在一定盲目性问题, 研究在已知测量条件、 样品种类、 被测组分以及建模分析方法的条件下, 利用近红外光谱谱线特性作为参数, 在大量样品近红外光谱采集和标准法测得浓度数据等工作前, 对被测物质浓度的分析误差做大致估算。 经过大量尝试和试验提出等效信噪比（ESNR）和谱线重叠系数（OC）两个重要参数, 其中ESNR反映待测组分吸光度占总吸光度的比重, 而OC则反映待测组分近红外光谱曲线间的重叠程度。 通过理论仿真得到光谱分析中用经典的偏最小二乘回归建立定量分析模型时谱线特性与物质浓度分析误差的关系, 分别计算ESNR和OC与被测组分浓度分析误差（RMSE）的关系, 并且研究两个谱线参数的独立性。 利用理论分析得到结果对浓度为8%~12%乙醇水溶液进行可测度分析, 并与近红外光谱法分析的实际结果进行比较。 研究通过理论仿真得到使用光谱分析中经典的偏最小二乘回归建立定量分析模型时谱线特性与物质浓度分析误差的关系, 其中ESNR与RMSE成反比关系, 而OC与被测组分分析误差成非线性的单调关系, 并且验证了ESNR和OC两个参数的独立性。 通过理论计算和乙醇水溶液近红外光谱检测实验对等效信噪比和谱线重叠系数与光谱分析浓度误差的定量关系进行讨论, 通过理论分析得到的乙醇浓度RMSE预估值为0.30%, 近红外光谱分析实际RMSE为0.32%, 相对误差6.67%, 二者结果相符。 实现了在测量条件、 样品种类、 被测组分以及建模分析方法已知的条件下基于近红外光谱分析的待测组分含量理论误差的定量计算和实验验证。 该研究明确了对近红外光谱法分析物质浓度有明确定量关系的两个谱线参数, 给出了使用光谱分析中经典的偏最小二乘回归建立定量分析模型时的分析误差经验曲线, 以及利用曲线进行近红外光谱法待测组分浓度可测度分析方法。 结果表明所提出的ESNR和OC两个谱线特性参数的有效性, 以及分析误差预估方法的有效性。 为近红外光谱法待测组分浓度定量分析提供了有效、 快捷的预估方法, 完善了近红外光谱法成分含量可测度分析理论, 对近红外光谱法物质浓度定量分析研究具有一定指导意义。

在分析被动层颗粒温度含噪特点的基础上模拟了低信噪比的方波信号, 根据变化规律, 采用 Mallat快速算法分析低信噪比的方波信号, 并根据噪声分布特性设计了用于抑制被动层颗粒温度中干扰噪声的算法。对所设计算法进行仿真实验, 结果表明, 该算法可以最大限度地滤除信号中的噪声。通过搭建滚筒实验装置, 测量滚筒被动层的颗粒温度, 对测量数据进行分析, 有效地测出了内部颗粒温度状态变化, 表明了小波变换能有效提高测量被动层颗粒温度的信噪比。

为了研究调Q二极管泵浦固体激光器(DPL)激光脉冲输出的稳定性，利用电路网孔法对传统硅光电二极管探测电路进行了分析，发现传统的探测电路无法检测到激光脉冲中多纵模所引起的高频噪声信号(在腔长小于10cm的短谐振腔中其频率通常为1～2GHz)。根据分析结果，改良了硅光电二极管探测电路，利用高速采样示波器采集到了调Q DPL激光脉冲中(1～2)GHz的高频噪声信号。