金属有机物化学气相沉积（Metal-Organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD）是制备基于氮化物和ZnO等材料的光电子器件的一种新技术。MOCVD设备进行材料生长的过程中涉及到很多工艺条件和参数，每个条件和参数都直接影响了芯片的质量和特性。MOCVD在线监测系统是与MOCVD设备相配套的实时监控部件，其主要功能是对MOCVD工艺生长过程中衬底外延膜的温度、薄膜厚度、材料特性和翘曲度等参数进行实时监测。本文针对MOCVD工艺生长过程的参数要求，提出了集温度、膜厚和翘曲度测量功能于一体的在线监测仪。（1）讨论了在线监测仪在MOCVD腔体内的安装方法，设计了温度、膜厚和翘曲度测量的复用结构，保证了MOCVD工艺过程中流场和温度场的均匀性。（2）基于红外测温原理，提出了一种单通道双波长红外测温结构和修正算法，设计了微弱信号四级放大电路、传感器恒温控制电路、AD采样电路、调制盘采样位置精确定位电路等，对印刷电路板布局布线提出了很好的设计方案，经过实验结果分析，温度测量的范围为750℃到1150℃，重复性在1℃之内；1000℃以上，精度在1℃之内，测量噪声为0.2℃，750℃到1000℃，精度在5℃之内，测量噪声为0.8℃；距离容差性为2mm。最后对MOCVD石墨盘的温度场分布进行了分析。（3）基于反射光干涉原理，利用激光的反射光进行薄膜厚度测量。设计了恒功率激光驱动电路，直接数字式频率合成器调制电路和微弱信号的锁定放大电路，通过实验测量得到干涉震荡曲线，从曲线分析出外延膜生长的各个阶段、生长速率和薄膜厚度等信息。（4）研究翘曲产生的四个主要原因，分析了翘曲度测量的光路结构和测量理论，对光电位置传感器的原理和使用进行了研究。设计了基于光电位置传感器的翘曲度测量电路和给出了处理算法。最后进行了误差分析并提出了解决方法。（5）分析了在线监测仪的功能设计要求，提出了功能模块化设计的思路，建立了基于uC/OS-II操作系统的软件架构。完成了在线监测仪的功能任务设计，提高了系统的拓展性和兼容性。本文设计的MOCVD在线监测仪已经完成了温度和膜厚的测量功能，提出了翘曲度测量的设计方案。系统整体测试表明系统的设计方案正确，并可在此基础上进行功能拓展，增加流量监测、压力控制等在线监测功能，对MOCVD在线监控仪表的设计有很大的指导作用。