本论文比较详细而全面地介绍了空气离子浓度测量仪的软硬件设计与实现，并且深入研究了极微弱电流的测量方法。硬件部分主要是I-V转换电路的分析设计，同时简要叙述了数据采集和数据存储的实现。软件部分叙述了微电流信号放大电路自动控制的程序设计，并且对采集数据的保存方法也进行了研究。微弱电流中的“微弱”是相对于信号中的噪声而言的。通常来说，微弱信号还包含被噪声淹没的信号。本论文中微弱电流的微弱程度接近放大电路的检测极限，所以只有精心设计电路结构才能检测出极其微弱的信号，以达到使用要求。因此必须要研究微弱信号测量的理论和方法，包括放大器器件的电气特性、温度特性，信号中噪声的来源、幅度大小、性质等。本文在查阅了多种文献的基础上，结合早期对各种离子收集器结构的研究，首先对同轴圆筒形收集器的特性进行了理论分析，并根据计算其输出的电流范围设计了相应的微电流放大电路。在测量系统的设计中，离子浓度转换的电流信号范围在fA至μA级别，为了适应离子浓度的大范围变化，采用自动增益控制思路，通过单片机完成对放大电路的自动控制。其次，根据实际需要，设计了测量数据的存储方案，测量仪可以对每次测量的数据存档，用户在使用中可以随时查阅历史测量记录。在进行各项专项实验后，设计并制作了样机，并与某商品空气离子测量仪做对比，结果表明本设计中的样机比参照产品有更高的灵敏度和更高的稳定性，同时又具有现代化仪器仪表的自动工作等智能功能。