反射式近红外水分检测是水分测量中很重要的一种方法。本文详细的分析了双光路近红外水分检测的原理。针对前人的反射式水分检测光学探头的测量光路的理论雏形，进行了几何光学的追迹。提出本系统光学探头的设计模型，并对该光学探头进行了几何光学的追迹。根据传感器设计布局的理论，对提出了双光路水分检测仪使用凹面镜和光纤的两种设计方案。 使用光学自动设计软件ZEMAX对本系统设计的传感器和前人的光学探头的雏形进行了像差和成像质量的分析与对比。并且对所设计的光学系统的结构、光学元件的参数等进行了优化，校正了光系统的像差。对传感器系统的机械加工容限、光学元器件的疵病容限进行了仿真与分析，最终得出了系统的加工容限。 完成了系统的机械部分的设计工作。本系统的机械结构很复杂，机械设计的工作量也很大。设计机加图49张。其中：A1图1张，A2图2张，A3图6张。 本文还设计实现了以高性能单片机为核心的检测数据处理系统。检测数据处理系统具体包括检测控制硬件电路板和检测控制软件，PC通讯监控、物料水分分布图样软件。通过对传感器系统中探测器的变化实验和送入单片机A/D采样之前的波形图变化等试验，验证了本系统设计的正确性。论文还对检测系统的标定方法和系统误差作了初步的探讨。