拉曼光谱以其独特的分子光谱特性常被用于医疗、环保、安防、质检等多个领域。随着激光技术和制造业技术的发展,拉曼光谱技术越来越成熟,以该技术为基础的光谱仪也越来越多样化。为了满足户外实时检测、高温高压等特殊环境下的操作需求,手持式拉曼光谱仪应运而生。然而,目前已有的手持式拉曼光谱仪多存在有效信号微弱、应用范围窄、产品价格昂贵等不足,影响用户使用体验,因此本文意在研制一款成本较低、性能优良的高通量手持式拉曼光谱仪,并主要对其数据采集系统进行研究与设计。本文首先详细介绍了手持式拉曼光谱仪在国内外的发展现状,并对拉曼散射原理、CCD工作原理等进行了研究,在此基础上对所涉及的光路结构进行了改进以适用本文所研制的手持式拉曼光谱仪。然后对其数据采集系统的电路进行了合理设计,主要包括激光器模块、微型光谱仪模块、电源模块。根据实际的设计需求,选用FPGA作为底层硬件的控制芯片,UART通讯协议作为数据的传输协议,保证了数据的稳定转换、缓存和传输。最后为了克服系统硬件以及外在环境造成的信号干扰,设计了多种算法对信号进行滤波、平滑、基线校正等优化操作,同时添加了数据匹配算法以使待测样品匹配结果更加可信。经过对各大功能模块和算法的调试与实验,激光器输出功率稳定可调,算法有效可行,样机分辨率为1.5nm,信噪比高达312:1;并使用样机对无水乙醇、乙酸乙酯、甲醇、朱砂和苯巴比妥进行检测,均可在6s内得到与标准库匹配度高达90%的定性检测结果,表明该样机目前能够满足少数样品的测量需求,后续可持续优化。