近年来随着我国脑科学计划的逐步推进,对于脑与认知科学的研究也逐步加深。功能性近红外光谱检测技术作为一个新型的脑功能成像技术,对于深入研究因人体脑部神经元的活跃所导致的血流成分改变以及检测人类大脑组织的实时血氧代谢活动有着重大的意义。而目前国内采用的血氧浓度检测系统无法准确得到血氧浓度的绝对值信息,为弥补国内研究的不足,本文设计研制了一套基于频域外差的多距离近红外血氧浓度检测系统。首先,本文从理论基础入手进行了无限介质模型的构建与系统整体的搭建。为获得光子在生物体内传播特性,结合玻尔兹曼输运方程,建立了无限介质模型,将光学信息与人体组织生理信息进行了联系;同时围绕理论研究所必需的光学参数测量,阐述了基于频域外差的多距离近红外血氧浓度检测系统设计原理及构造方式。其次,本文设计实现了基于频域外差的多距离近红外血氧浓度检测系统硬件电路与软件控制系统。为完成光源的高频调制,设计了激光二极管交直流混合驱动电路;针对光信号的高低频转化及相位检测问题,设计了光信号外差检测电路;为解决高频信号来源,设计了信号源电路;为实现对系统整体的操控及数据处理,采用Python进行了上位机可视化界面设计。最后,本文构建了一套基于频域外差的多距离近红外血氧浓度检测系统,并通过实验对系统性能进行了验证,对系统的信号收发模块、光发射模块、光接收模块等模块的具体性能进行了测量,验证了系统设计的正确性。同时通过对人体前额组织进行静息状态血氧浓度测量实验,验证了系统的可靠性。