近些年功能性近红外光谱成像系统随着生物医学的发展而高速发展,对深入研究人体脑部神经活动引起的血流变化以及监测脑部血氧代谢情况具有重要的意义。而能够定量的测量人体组织血红蛋白浓度绝对值成为目前需要解决的一个关键问题。为解决这一关键问题,本文设计开发了一套基于高频调制和频域外差的血红蛋白浓度测量系统。首先,建立了无限介质扩散模型和系统整体结构。为获得光子在生物组织中的传播信息和组织光学参数,针对玻尔兹曼输运方程进行了理论分析,建立了生物组织中的光子扩散方程和无限介质扩散近似模型,确定光学参数和组织生理参数的关系;针对组织光学参数的测量,分析并明确了本系统的工作原理和工作方式,确定了系统光源和光探测器的类型,建立了本系统的整体结构。其次,设计并实现了基于高频调制和频域外差的血红蛋白浓度测量系统硬件电路。为实现光源的高频调制,设计使用直流恒流源和高频恒流源共同驱动光源的驱动方式并进行驱动电路设计;针对组织出射光的相位测量等问题,设计了基于光电倍增管的外差检测电路,并针对光探测器的信号特点设计了电流-电压转换电路和滤波电路,完成了信号的预处理。最后,搭建了基于高频调制和频域外差的血红蛋白浓度测量系统,并对其进行了性能测试及实验验证。针对系统工作方式的实现和使用光学参数进行血红蛋白浓度绝对值计算等问题,设计编写了系统的软件程序;为验证了系统可行性,对光发射以及光接收模块进行性能测试;通过在前额组织中进行静息状态和Valsalva人体血血红蛋白浓度测量实验,检测并验证了系统的可靠性。