依据氧气对物质荧光的猝灭作用，研究了一种基于时域荧光寿命的水体溶解氧浓度检测方法，根据荧光猝灭曲线上的两点计算荧光寿命，并通过Stern-Volmer方程反演获得水体溶解氧浓度。结果表明：相同溶解氧浓度下，归一化处理后的荧光猝灭曲线不受激发光强度和激励持续时间等激发条件的影响；不同溶解氧浓度下，实测荧光寿命受系统延迟的影响，补偿后荧光寿命理论曲线与修正曲线具有良好的一致性，拟合相关系数达0.9985。与HQ30d溶解氧分析仪对比，测试结果表明，0~20 mg·L-1范围内溶解氧质量浓度测量误差小于0.5 mg·L-1，线性相关系数达0.9992。

采用辐射传输方程的简化三阶球谐函数（SP3）近似作为时域荧光扩散层析成像（FDOT）的正向模型，克服了球谐函数近似法（PN）公式复杂，计算量大的缺点和扩散近似（DA）理论对于低散射组织体的不适用性。考虑到时域模式可以同时重建荧光产率和寿命，且技术上较频域模式更容易实现，因此采用时域模型，应用源自广义脉冲谱技术（GPST）的特征数据类型，将基于DA-GPST推广到SP3方程，发展了一套基于SP3-GPST的FDOT图像重建方法。数值模拟结果表明，SP3-GPST重建结果优于DA-GPST。