复杂混合溶液的检测涉及食品、医药、环保、农业等众多领域，其应用不仅关系到相应的工农业产品的品质与生产效率，还往往是关系到“国计民生”，如食品安全等的重大问题。现代工农业生产需要快速、无损、可在线分析的检测技术，用于监控和检测工农业产品以确保稳定的产品质量和食品、药品等的安全。但是由于大部分食品和农产品等在可见光和近红外区域为浑浊或不透明状态，被测物质所引起的散射现象给可见-近红外光谱法带来诸多不便，如光谱重叠严重、低信噪比等现象。因此，本文提出采用多维多模式超光谱技术对复杂混合溶液的成分进行检测分析。本文首先通过Monte Carlo仿真对多维多模式超光谱检测复杂混合溶液的可行性进行了验证。通过仿真脂肪乳Intralipid-墨水Ink模型在650nm-1000nm波长范围内的漫反射光强分布，得到了不同波长下漫反射光强分布显著不同的结果，证明了多维多模式超光谱技术在复杂混合溶液分析领域的可行性。其次，本文通过搭建基于光源、单色仪、CCD的漫反射多维多模式超光谱采集装置对四种不同的复杂混合溶液(不同厂家出品的牛奶、果汁)进行了定性分析，得到不同样本间多维多模式超光谱的差异较传统光谱更为明显的结果，证明了该方法在复杂混合溶液定性分析中的应用价值。再次，本文对复杂混合溶液进行了多维多模式漫反/透射方式的测量，通过光源、扫描装置和光谱仪组成的系统，采集漫反/透射界面的径向多点光谱，并利用偏最小二乘(PLS)和多维偏最小二乘(N-PLS)两种方法分别对复杂混合溶液的3维光谱信号进行建模与分析。实验结果证明，强散射和强吸收物质的预测精度随漫反/透射光谱采集位置点数的增加而提高；同时获得了针对不同被测对象的最佳采样位置点数；且得到多维偏最小二乘法(N-PLS)的预测精度高于偏最小二乘法(PLS)的预测精度，证明了该方法在复杂混合溶液定量分析中的应用价值。本文研究结果表明，通过采集复杂混合溶液多维漫反/透射光谱信号，能够有效的提高光谱信噪比，与传统光谱技术仅利用吸光度或反射率等单一光学性质的方法相比，多维多模式超光谱方法考虑了被测物质多种光学特性的影响，提高了光谱数据建模的精度和可靠性，有望显著增强对复杂混合溶液成分的分析能力。