结合最近受到普遍重视的用于定义量子质量基准的焦耳天平方案,提出了一种全新的空间尺寸配比的轴对称激励线圈组结构。利用解析方法和数值计算证明通过合理配置共轴轴对称激励线圈组几何参数,当内部激励线圈和外部激励线圈的间距R与激励线圈与悬挂线圈的距离H满足R2=4/3H2,内部激励线圈、外部激励线圈、悬挂线圈匝数比满足10 000∶2 700∶430时,在焦耳天平磁场对称平面附近会形成轴向长度为2 cm的环形磁场均匀区,在该均匀区焦耳天平线圈系统互感参数具有四阶均匀性,满足互感结构参数M的准确测量要求。

为使金标免疫分析术能对目标被检物进行高灵敏度快速定量检测,成功研制一种金标免疫试纸条反射式光度计。根据纳米金颗粒对绿光的强烈吸收特性,以绿光激光器为照明光源,以扫描方式测量金标免疫试纸条上经生物反应而结合上去的纳米金颗粒的分布,通过特定算法计算出样品中目标被检物的浓度。该光度计对人绒毛膜促性腺激素标准样品的检测灵敏度达到5 m IU/m l,在5-500 m IU/m l浓度范围内具有良好的线性响应特性,相关系数R^2-0.99,使用研制的光度计对同一生物反应稳定的金标试纸条进行20次重复测量,测量结果的变异系数（CV）小于2%。该光度计具有快速、稳定、灵敏的工作性能。

为实现10-5N以下微小力值的测量及溯源,提出了一种高精度、可溯源至质量的微小力值测量系统,采用受控静电力发生装置复现微小力值,其基本工作原理是基于一种精密设计的圆柱形电容器,电容器内外电极同轴,外电极固定不动作为参考电极,内电极由弹性机构支撑和导向,通过改变内外电极间的电压产生静电力,从而将力学量追溯至电容及电压等电学量,利用砝码质量与静电力平衡的原理,可以实现微小力值的溯源。实验结果表明：电容变化梯度为0.82 pF/mm,完全可以复现10-6~10-9N范围内的静电力。

针对常规全向反射镜面设计方法对球形目标会产生较大的形变和由于形变带来的区域间颜色互相影响的问题,分析得到了控制球形目标成像所需满足的四个基本要求,进而提出了一种控制球形目标成像的全向反射镜面设计方法。该方法利用具有凸型反射镜面基本性质的双曲线面型作为反射镜面的基本面型;以在单视点约束条件下所确定的目标特征点与成像特征点间的关系为依据,采用遗传算法得到反射镜面的面型参数。将该设计方法得到的反射镜面与水平无畸变反射镜面、锥型反射镜面的效果进行了比较,仿真与实际效果说明了设计方法的有效性。

为了解决宽带多普勒计程仪在较高速度下存在的速度模糊问题,建立了宽带多普勒计程仪的回波模型,分析了回波的自相关特性。在不改变系统结构的基础上,提出了采用回波自相关的第1个峰值位置的方法确定速度范围,并与复协方差方法结合实现无模糊地估计速度,从而解决测速模糊问题,同时提出采用三点相关插值算法估计自相关峰的位置。最后采用湖试数据分析和数字仿真证明了这种解模糊方法的有效性。

以宽光谱激光器作为光源,利用自制的全光纤干涉系统来进行非接触式振动测试。对激光光谱结构特性所引起的干涉条纹幅度变化进行了理论分析和实验证明。并且通过解线性方程组来补偿得到的干涉信号,在还原振动信号时消除宽光谱失真。

为实现湿气气液两相的在线不分离测量,提出一种由内锥和文丘里组合构成的新型双差压式湿气测量装置,并进行了实验研究。针对内锥及文丘里湿气虚高值的特点,建立了基于Lockhart-Martinelli参数、Froude数、气液密度比的内锥高精度虚高模型;建立了文丘里Deleeuw修正模型,实现了对n值的高精度拟合。通过对内锥和文丘里管在湿气测量中气液两相精度的对比分析,建立了湿气气液两相测量的迭代修正算法。实验结果表明,对于压力P为0.1～0.2MPa,气相弗劳德数0.6～1.5,L-M参数0.002～0.12,质量含气率在30%～99%范围内,气相流量测量的平均相对误差优于±1%,液相流量测量的满度误差小于±10%。

为提高扫描电化学显微镜（SECM）微定位系统的运动定位精度,对其压电工作台的数学模型和控制器设计进行了研究。介绍了压电工作台的动态迟滞模型方程和采用Prandtl-Ishlinskii（PI）迟滞算子的动态迟滞模型,并在此基础上设计了压电工作台的复合控制方案。以CHI900B型扫描电化学显微镜的三维压电工作台为实验对象,对动态迟滞模型的具体建模过程进行了阐述,并验证了控制器的性能。在100 V/s和900 V/s两种不同输入电压速率下进行运动定位实验,动态迟滞模型平均误差分别为0.08μm和0.11μm,精度明中显优于压电工作台的线性动态模型和PI迟滞模型。复合控制方案下,系统跟踪±400μm/s任意三角波的平均误差为0.085μm,最大误差为0.105μm 跟踪复频波的平均误差为0.105μm,最大误差为0.115μm。控制效果较好。

为了研究临床术中治疗房颤的方法，研制了房颤射频治疗仪样机和消融治疗探头，在开胸直视下，沿用迷宫手术线路，利用射频消融效应使组织凝固性坏死，有效阻断房颤的折返环，从而消除房颤。经动物实验验证，疗效良好、快速安全、使用方便。

本文指出了传统紫外可见光谱仪色散系统的不足，介绍了多通道检测器件（如CCD、CID、MOS图像传感器等）、平场凹面全息光栅、声光可调谐滤光器等新技术在色散系统小型化和固态化方面的应用，并对采用上述几种技术的小型化和固态化色散系统的性能进行了分析和研究，最后将本文新研制成的小型化和固态化系统（基于多通道检测器件与平场凹面全息光栅）与传统色散系统的性能进行了对比分析。