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本工作首先设计开发了以图形化编程语言LabVIEW为应用程序开发平台的USB高速数据采集处理系统，此卡采用USB1.1的总线接口协议，每秒传输速率达12Mb／s，最高采样率为24MSPS，不仅能够实现对模拟信号的高速采集，一般的输入输出(IO)功能，而且能够实现高速的计数功能。着重从硬件和软件方面讨论了该系统的设计，并给出了在LabVIEW中对外部动态连接库的调用方法以及USB驱动程序的设计方法。此采集卡应用于超微弱发光单光子计数细胞功能分析仪，实现了相关检测的全程自动化测量，该仪器能够灵敏、直接并有对照性地检测超微弱化学发光。 其次，在高速采集卡的基础上设计研制了基于多元线性阵列探测器系统的快速光声层析成像装置，首次实现了基于多元阵列探测器的光声成像。该装置和方法与现有的成像方法比较，具有快速方便的特点，将它应用于生物组织的光声成像，有望成为一种组织功能在体成像的新方法，并发展成为一种低成本的实用的临床诊断装置。 最后，在基于相控聚焦的多元线性阵列探测器进行快速光声层析成像的方法和装置上，实现了模拟物质的光声层析成像。实验中采用波长为532nm脉宽为7ns的倍频Q-YAG激光器作为激发光源。多元线性阵列探测器由320个振元组成，采用相控聚焦的方法成像，每次由11个振群的探测器接受信号并合并1路，一幅图像由64路这样的信号组成。实验结果能够正确反映样品中的光学吸收分布。文中详细讨论了多元线性阵列探测器系统的组成和实现方法以及实验装置的组成，相控聚焦的成像算法在多元线性阵列探测器中的应用。该系统不仅能够实现光声成像，同时能够实现超声成像，还能够实现光声和超声结合成像，这种结合成像为生物组织的功能成像提供更丰富的信息，并进行了光声和超声结合的成像实验。同时讨论了不同频带的光声信号对光声成像的影响，当探测器的带宽范围与光声压频谱范围基本吻合时，损失的频率成份较少，成像效果较好。针对大小不同的物体应该采用不同带宽探测器采集光声信号或者取宽带探测器的不同的频带范围进行重建。 总之，利用USB接口技术实现模拟和数字信号的快速采集，并针对性的应中文摘要用到实验仪器中实现便捷式采集。在此基础上研制的细胞功能分析仪将在细胞的化学发光检测以及相关的临床应用方面具有重要的应用前景，同时开发的多元阵列探测器系统在生物组织的光声成像以及无损检测方面有着同样的应用前景。