在机载光电转台、多自由度摇摆台等系统中，对于一些运动体与基座间没有确定的回转轴的柔性支撑、并联支撑平台，需要考虑非接触三轴角度测量方法，目前大部分的光电非接触三轴角度测量方案系统复杂，占用空间大，无法适用于如机载、星载等载荷对体积、质量敏感的场景。为此，文中提出了基于双位置敏感探测器（PSD）的非接触三轴角度测量方案，使用准直镜头汇聚、双面反射光楔反射，将光源在两片PSD上汇聚成像，利用PSD上的光斑位置坐标反解出三轴角度。描述了其工作原理以及传感器构成，分析了因两片PSD的相对位置偏移产生的误差，提出了对应补偿方法以减少焊装产生的PSD位置偏移对测量精度的影响。主要对采集的PSD模拟信号值的抖动噪声进行FIR滤波处理，分析了滤波器的相频响应特性，并在MCU中测量相位滞后时间以及滤波器的响应带宽，验证了该数字滤波器在系统内拥有较好的实时传输特性。自准直测量单元总质量为230 g，尺寸为50 mm×50 mm×50 mm。实验结果表明，34阶FIR滤波器将角度测量的误差减小至60%，在±2°测量范围内单轴测量时，方位角、俯仰角、横滚角的误差均方根分别为0.003°、0.007°、0.017°，组合测量时分别为0.006°、0.009°、0.021°，文中所提出的三维测角传感器精度较高，满足机载等场景的使用要求。

酒精浓度的非接触式测量是一种新型的测量方法。对一些特殊行业有着很大的帮助，比如酿酒业测量酒的酒精浓度，工业上生产工业酒精等。为了便于测量不能接触的酒精溶液，文中设计了一种基于近红外吸收光谱特性的酒精浓度测量系统，可以对不同浓度的酒精溶液进行非接触式连续测量。对于酒精来说，在1300~1 350 nm的光谱段浓度定性反应非常明显，使用处于该波段的红外LED发光二极管，加上光电二极管、模数转换芯片、单片机和LCD屏幕组成该系统。通过使用该系统对不同浓度的酒精进行测量，利用最小二乘法找到酒精浓度和电压信号之间的函数关系式。这样就能通过测量电压值来反推出酒精浓度值。实验表明，在该红外波段下，采集到的电压值和酒精浓度之间有良好的二次函数关系，拟合优度达到了0.99946。测量结果显示，测量值和标准值之间的相关系数R为0.999911，平均绝对误差为0.64。与传统酒精计的0.5相差不大，重复测量和连续测量的方差分别为0.0044和0.0056，证明了该装置的稳定性和可靠性符合预期。而且通过优化电路和程序，选择更为精确的酒精计作为标准，可以使误差更小。该方案相比传统测量方法结构简单，速度更快，还可以进行连续测量。在现实生活中，制酒业、医疗行业和工业生产等行业都对于测量酒精浓度有着很高的需求。该装置可以在不损坏产品的情况下进行酒精浓度测量，它的连续检测能力对某些行业的批量生产有着很大的帮助。通过改良，可以实现自动化检测。除了企业生产，也可用于制造日常使用的便携式酒精浓度测量仪。

为了解决传统激光差动共焦显微镜（LDCM）无法在测距的同时，进行高精度倾斜角度测量的问题，提出了一种基于差动共焦的倾角测量传感器。在对倾斜表面进行测量时，该传感器首先利用轴向扫描获取的差动响应信号精准定位其焦点位置，然后分析显微镜光瞳面场强分布并提取光斑图像的峰值位置，从而实现对倾角的精准测量。首先，建立聚焦光束经倾斜待测面反射后的光场分布模型，对不同倾斜角度下显微镜光瞳面的场强分布情况进行分析。然后，在分析倾斜光斑特征的基础上，提出了采用改进Meanshift算法进行光斑峰值位置提取的方法。最后，通过实验验证了传感器对倾角测量的有效性。实验结果表明，传感器对倾斜程度（0~8°）测量平均误差为0.011°，对倾斜方向（0~360°）的测量平均误差为0.128°，能够满足利用差动共焦非接触光学探针对三维表面进行检测的过程中，对待测表面倾斜角度测量的要求。该传感器为自由曲面的高精度轮廓测量提供了一种新的方法。

为解决传统接触式路面气象传感器寿命低、安装不便、易破坏路基等问题，用1 310 nm、1 430 nm两种波长的激光器作为探测光源，结合红外测温辅助，研究了一种非接触的路面气象传感方法。该方法通过测量不同路面状态下由光源照射形成的后向散射光强，得到水、冰介质膜在两个特征波长下的反射率；通过设定反射率和红外温度信号的判别逻辑，可以分辨多种路面状态，包括干燥、潮湿、积水、结冰和结霜；以朗伯比尔定律为基础建模实现积水、结冰厚度检测，利用反射率零点自动判别校准测量模型参数，无需现场标定即可在不同道路条件下实现精准测量。实验证明，该方法路面状态判别准确，水/冰厚度检测量程达到3 mm，精度均为±0.2 mm，具有结构简单、探测距离远、成本低等特点，有良好的实用价值。

随着微型氮化镓（GaN）发光二极管（LED）制造工艺的不断进步，Micro-LED显示有望成为新一代显示技术并在近眼显示、大尺寸高清显示器件、柔性屏幕等领域大放异彩。在Micro-LED显示众多技术环节中，晶圆级Micro-LED芯片的检测是实现坏点拦截，提升显示屏良品率、降低整机制造成本的关键环节。针对大数量（百万数量级）、小尺寸（<50 μm）的晶圆级Micro-LED芯片阵列，现有的电学检测手段存在检测效率低、成本高等缺点。因此，提高检测效率、提升检测准确度、降低检测成本是晶圆级Micro-LED检测技术的发展趋势。本文首先介绍了晶圆级Micro-LED芯片检测时所需要检测的几个指标，其次详细介绍并分析了现有的或已经提出的检测手段，最后对晶圆级Micro-LED芯片检测技术进行总结并展望了未来技术发展方向。

为了实现非接触式的日常精神压力检测，本文提出了一种基于成像式光体积描记术的精神压力检测方法。首先，通过手机摄像头记录受试者面部视频，再采用本文所提出的基于Face Mesh的动态感兴趣区域（Region of Interest，ROI）提取方法获得心率波动引起的皮肤微弱颜色变化。接下来，将快速独立成分分析（FastICA）算法、小波变换和窄带带通滤波相结合，提取基于图像的光体积描记术信号和心率变异性信息。然后，对30名受试者进行了压力诱导实验，通过比较受试者正常和应激状态下心率变异性参数的差异，筛选了用于精神压力检测的14个特征，并探讨了压力诱导的短期精神压力和日常精神压力之间的关系。最后，另外选取67名受试者进行日常精神压力检测，使用机器学习算法建立了精神压力检测的三分类器。实验结果表明：精神压力三分类准确率达到95.2%。鉴于这种方法不需要长期测量，仅使用智能手机就可以准确检测人类精神压力水平，而且测量方法简单，测量时间短，易操作，不会影响受试者的正常心理和精神状态，因此可以作为一种有效的心理学研究工具。