俞汝勤從20世紀60年代起開展了鈮等稀有元素的有機分析試劑合成及分析方法研究，合成了氰基甲類、噻唑偶氮類、變色酸雙偶氮類、絡合腙類等分析試劑，以及將長鏈烷基季氮與非離子烷氧鏈等不同基團引入同壹聚合型表面活性劑分子中構建分析增敏試劑，建立了鈮、錸、金、鈀、鉍、鎢、鉬、鈣等元素的靈敏分析方法。提出的新鈮試劑為冶金地質部門正式采用。有關分析試劑的研究與化學傳感器的研制結合，發展為新型載體的合成。通過合成長鏈季銨、季膦、聯萘冠醚、氮雜冠醚、杯芳烴、卟啉、酞菁、咪唑及哌啶衍生物、金屬希夫堿配合物以及錫、鉛、汞、銻等金屬有機化合物，研制了多種藥物及難測試離子的電化學傳感器。在非玻璃膜氫離子敏感電極的研制方面，通過在中性載體分子中引入對酸性及堿性區響應的基團，顯著拓寬了其線性響應區間。另壹方面，通過合成光化學載體制備光化學傳感器，如熒光素及其鹵代衍生物長鏈烷基酯制備測試羧酸及脂肪醇的傳感器；上述熒光素衍生物與熒光給予體稠環芳烴合用制備熒光能量轉移型苦味酸傳感器；含蒽甲基丙烯酸類***聚物制備四環素類抗生素傳感器；具溶致變色性的含黃酮基聚合物制備測試有機溶劑中水分的傳感器，等等。
除上述合成有機載體制備的傳感器外，俞汝勤還開展了非化學計量化合物制備磷酸根等難測試離子的電極；參與將壹些重要的晶體膜及氣敏電極如氟及氨電極國產化的工作，實現了在國內批量生產這些傳感器。主持2項化學計量學國家自然科學基金重點項目，開展了較系統的分析化學計量學基礎研究工作。發展了適用於白色、灰色及黑色等不同類型分析體系的多元校正方法，包括穩健多元校正與濾波、基於形態分析概念的多元校正，以及運用模擬退火算法的多元校正等。研究人工神經網絡的穩健化及其在分析校正與化學定量構效關系方面的應用。他主持的研究成果“有機試劑用於電化學、催化動力學及光度分析研究”獲國家自然科學三等獎（1987）；“離子選擇性電極”成果獲全國科學大會獎（1978）。在電化學傳感器、光化學傳感器及新型分析試劑等方面的研究成果還曾獲國家教委及其他部、省級獎勵5種。在化學計量學方面的研究成果獲國家教委科技進步壹等獎（1994）及其他部省級獎勵3種；發表的學術論文逾300篇。 專業著作 俞汝勤.離子選擇性電極分析法.北京：人民教育出版社，1980 俞汝勤.現代分析化學的信息理論基礎.長沙：湖南大學出版社，1987 俞汝勤.化學計量學導論.長沙：湖南教育出版社，1991 期刊論文 1. Wu H.W., Liu S.H., Jiang J.H., Shen G.L., Yu R.Q. A sensitive electrochemical biosensor for detection of DNA methyltransferase activity by combining DNA methylation-sensitive cleavage and terminal transferase-mediated extension. Chemical Communications, 2012, 48, 6280-6282.
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復雜體系成分分析及波譜結構解析的化學計量學研究項目近獲國家自然科學二等獎；
此外，還曾獲國家教委科技進步二等獎、機械部科技進步二等獎、湖南省教委科技進步壹等獎、機械工業部高校科技突出貢獻獎（1993）、全國科學大會獎壹項、省優秀教學成果壹等獎壹項。 機械工業部“優秀教師”稱號（1985）
湖南省優秀科技工作者（1987）
湖南省勞動模範（1982，1994）
人事部中青年有突出貢獻專家（1990）