光纤布拉格光栅应变传感器在封装时往往需要引入基体层，基体层的结构会影响传感器对待测结构应变监测的准确性。为了得到更优的基体层结构，通过有限元仿真计算，以回形结构基体层传感器的四个尺寸参量（回形结构到中截面的距离、中截面宽度、槽宽、槽深）为变量，探究了各尺寸参量对应变敏感的影响。对结构优化后的传感器进行制作和测试，并对未知参数进行标定，得到传感器的灵敏度、精度和有效测量范围。将该传感器与标准的电阻应变传感器进行对比，并给出了后续的优化方案。

在一类仅安装MEMS加速度计和图像传感器的光电跟踪系统中，等效加速度前馈控制方法能够有效提高系统的跟踪能力。但是，加速度计低频噪声、目标合成轨迹延迟和运动模型不确定性，会对跟踪效果带来限制。因此，本文提出一种基于传感器优化与鲁棒预测的等效加速度前馈方法，来进一步提升系统的跟踪能力。使用加速度计测量值和系统加速度模型计算值进行频域融合，可以优化加速度计的低频性能；而采用鲁棒预测算法，能够减弱目标合成轨迹延迟及运动模型不确定性的影响，获得更准确的加速度前馈值。实验结果表明，该方法可以提高系统在0.1 Hz~4.5 Hz的跟踪能力。

为了进一步提高基于泛频振动的石英增强光声光谱测声器探测灵敏度，在一次泛频振动模式下采用一个比商用标准音叉外形尺寸大5倍的定制大音叉，并对其性能进行优化.通过理论和实验研究得出了音叉与激光的最佳作用位置，发现音叉的一次泛频振动有两个波腹点，且在距离音叉根部8 mm处，音叉振臂的振动幅度最大.微型声音谐振腔由三种不同内径的不锈钢毛细管加工而成，与音叉组成共轴配置石英增强光声光谱光谱测声器，用来进一步增强信号幅值.在最佳微型声音谐振腔配置下，获得了30倍的信号增益因子，有效提高了石英增强光声光谱光谱测声器的探测灵敏度.

研究了音叉式石英晶振的个体尺寸、 安放角度、 探测部位以及外部污染对整个石英增强光声光谱系统(QEPAS)的探测灵敏度影响。 测试了国内外十种不同音, 结果表明顶端为楔形构造的音叉式石英晶振比规则的长方体构造的音叉拥有更高的品质因数(Q值)。 在相同的测试条件下探测水的吸收线(7 306 cm-1)时获得更高的灵敏度, 探测信号的强度相差高达50%。 在研究音叉安放角度对探测信号影响的实验中, 发现音叉的旋转角度与俯仰角度对探测信号的强度几乎没有影响, 但是当光束以角度φ斜入射时, 更多的噪声被带入到测量中。 在正入射的情况下音叉的最佳响应位置在距离音叉底部约3.1 mm。 定性研究了外部杂物污染对音叉频率的影响, 发现随着污染物的附着, 石英音叉的频率会呈现降低的趋势, 提供了一种改变音叉式石英晶振的共振频率的方法, 为石英音叉用于较低调制频率的探测提供了一种理论可能, 这对于石英增强光声光谱技术用于V-T弛豫率较慢的痕量气体检测有重要的意义。