物质含水量的精确测量对很多工业领域中的过程控制具有重要意义。在众多水分检测方法中,近红外水分检测凭借连续、在线、非接触测量、响应速度快等优点,在很多领域得到了广泛的应用。在烧结生产工艺中,烧结混合料水分是其中一个重要的参数。由于烧结过程中水分检测的干扰因素较多,烧结混合料水分含量的在线检测十分困难。目前,应用较为广泛的烧结混合料水分在线检测的仪器主要是基于近红外吸收光谱的近红外水分仪。这种水分仪通过切光盘对大功率卤素灯光源进行调制,具有功耗大、可动部件多、调制频率受机械转速限制等不足,并对仪器的测量精度、稳定性和使用寿命产生影响。针对传统的近红外水分仪的不足之处,本文采用一种新型近红外水分检测方案,即用近红外LED光源代替传统光源,电调制光信号取代机械调制。然而,由于LED光源发光功率低,光电探测器接收到的信号非常微弱,存在难以准确检测的问题。本文在充分了解前人研究工作的基础上,提出采用数字锁相放大技术对光电探测器接收到的信号进行处理。数字锁相放大器不仅极大简化了电路设计,而且有效提高了信噪改善比。本文的研究内容包括以下几个方面:首先,研究水分检测方法和微弱信号检测相关理论,在对数字锁相放大技术进行设计仿真的基础上,设计了近红外水分检测系统的整体方案。其次,分析研究了新型近红外水分检测方案的光学系统并对其进行校准,使光电探测器能够接受到更多的光信号。然后,对前置放大电路、滤波电路等模拟信号处理电路进行了优化,设计了频率可调、电流稳定的光源信号驱动电路和基于DSP处理器的信号检测电路。在搭建了近红外水分测量系统硬件平台的同时,编写了基于DSP处理器的数字信号处理程序以及串口触摸屏人机交互程序。最后,利用本文研制的近红外水分测量系统进行了一系列验证实验。在实验室条件下,本文采用干燥法对水分测量系统进行标定。然后对含水量为3%～8%的烧结混合料进行了水分测量实验。实验表明,仪器的测量距离为0～150mm时,仪器的最大绝对测量误差为0.32%水分含量,重复性相对标准偏差最大为1.91%。