光谱仪可以利用物质的特征光谱，对其成分和含量进行定性和定量分析，其应用范围几乎覆盖了所有的科学领域，包括冶金、地质勘探、环境保护、海洋开发等。近些年来，随着科学技术的发展，光谱仪的微型化及集成化逐渐成为各国研究的热点，也是光谱仪发展的重要趋势。光谱探测系统是微型光谱仪的重要组成部分，也是光谱仪微型化的关键技术之一。本文的研究目的是研制一套微型光谱仪的探测系统，完成光谱仪数据的采集、处理、传输、保存及显示。光源经过光学系统分光后照射在CCD接收面上探测，为了获得高分辨率的光谱数据，系统采用具有3648个像元的线阵CCD-TCD1304作为光电探测元件，CCD转换后的数据经过低噪声放大器LT6231放大后送入主处理器内部进行数据转换，采用32位增强型系列微处理器STM32作为主控芯片，用该处理器内置多通道12位数模转换器，可完成对光谱数据的数据采集；采集的数据经软件处理后，可得到14位精度。转换结果存储在数据采集系统的SD卡内，也可以通过USB接口送入上位机，在上位机的应用软件中完成光谱定标、光谱图像的显示及存储。在系统开发与设计中主要完成了以下工作：1.分析光谱仪探测系统的特点，制定整个系统的实施方案，包括CCD的选型、CCD的安装位置；微处理器的选型，要实现的功能；上位机的显示方式及功能等。2.设计了探测系统的硬件电路，具体包含CCD的驱动电路，模数转换器的采集电路，USB传输电路，SD卡存储电路和微处理器的基本配置电路。3.实现了微处理器的驱动开发软件，软件包括产生CCD驱动信号，控制CCD积分时间，产生模数转换器的触发采集信号，完成底层USB驱动开发和USB与上位机的通信实现。4.实现了上位机应用程序的开发，上位机的开发使用Visual Studio2008集成开发平台，程序通过USB接收微控制器发来的数据，完成波长定标，数据平滑滤波后显示光谱图像。系统采用Protel99se完成了电路原理图及PCB板设计，使用RealView MDK软件设计、调试并最终实现了各逻辑模块。利用实验室现有的内置Czerny-Turner结构的WDM1-2型光栅单色仪进行了整体系统测试，分别对低压汞灯和低压钠灯的光谱进行了测量，探测系统能准确分辨出低压汞灯的绿光及黄光处的特征光谱；低压钠灯的测量可以准确区分出双黄线位置，CCD的像素分辨率达到0.019nm。实验结果表明，系统成功完成了对光谱数据的采集、处理及显示，并且达到了较高的光谱分辨率。