“十三五”是我国决胜全面建成小康社会的关键时期,随着《中国制造2025》和“工业4.0”等规划路线的出台,这无疑对绿色印刷的全面实施起到强大的推动作用,发展绿色印刷势在必行。在印刷行业,针对油墨及印刷品进行重金属检测是不可缺少的重要环节,然而,目前检测中使用仪器设备主要使用国外产品,价格昂贵,检测成本高,且体积较大,测试前处理繁琐,还不能实现直接快速测定。基于此,本文针对目前我国在绿色印刷快速发展过程中油墨重金属检测环节的需求,开展针对油墨重金属检测的光谱测定系统的设计开发和试验研究。主要从以下几个方面进行了研究:(1)光谱测定光学系统研究。基于光谱测定光学系统的测定原理,考虑元器件结构、布局及可调性,深入研究了系统光路的结构设计。通过分析研究,本文采用Czerny-Turner结构作为光学系统的光路结构,并对其进行了参数设计。同时,通过研究系统杂散光来源,色散、像差理论及校正方法,基于ZEMAX仿真软件对所设计光路结构进行仿真,进一步对光谱测定光学系统主要结构参数进行了优化设计。(2)光谱测定数据采集处理系统研究。在硬件设计中,系统采用STM32作为微控制器,TCD1304AP CCD作为光电探测器,完成了CCD的驱动电路、信号处理电路、信号采集电路、上位机通讯电路和电源电路的设计开发;在软件设计中,完成了CCD驱动时序、ADC数据采集、串口通讯进行程序设计,并通过MATLAB和LabVIEW混编的方式进行了上位机软件的开发,包括设备通讯、数据采集、光谱数据预处理、数据存储、主界面以及波长定标的设计开发。(3)光谱测定系统性能测试。针对搭建的光谱测定系统,通过设计汞灯定标试验和白光LED灯精度检测试验,对光谱检测系统光谱分辨率、工作波长范围、波长准确性、滤波效果等关键性能指标进行了研究,并对系统误差进行了评价分析。开发的系统波长范围400-1100nm,中心波长光谱分辨率<1.5nm,边缘波长光谱分辨率<2nm。(4)油墨重金属测定预测模型建立与试验研究。通过对油墨重金属预测模型的建立原理分析,研究了油墨重金属含量预测模型及主要判别方法。通过配置标准溶液方法进行模型预测试验,试验表明模型相关系数达到0.9770,可对油墨重金属进行较好预测,并对模型建立以及后续研究进行了反思和展望。