现代近红外光谱技术是90年代以来发展最快、最引人注目的光谱分析技术,被誉为分析巨人。由于近红外光谱分析技术具有分析速度快、成本低、无损无污染等优点,因而得到广泛应用。近红外光谱分析技术是利用反映原子和分子特征的发射与吸收光谱进行物质的化学组成及含量分析的物理方法。主要用于有机物质定性和定量分析的一种分析技术,特别是对于丰富的含氢基团(C-H、O-H、S-H、N-H等)有明显的光谱信息。近红外光谱分析技术综合了光谱学、化学计量学、计算机应用和基础测试技术等多学科知识,从而实现了近红外光谱仪的光、机、电、算一体化设计。电荷耦合器件简称CCD,它的突出特点是以电荷作为信号,而不同于其它大多数器件是以电流或者电压为信号。CCD是一种光电转换器件。它以电荷包的形式储存和传送信息,主要由光敏单元,输入结构和输出结构等部份组成。CCD工作过程包括电荷的产生、存储、转移和读出四个环节。本论文共分6章,主要任务是设计并实现基于CCD的近红外光谱仪的测控系统。完成光谱仪的光信号检测、CCD的信号转移、模拟信号处理、模数信号转换、信号缓存、数据传输、电源管理及测控软件的设计。在大量的调研工作基础之上,本文主要完成了以下工作及成果:1.设计完成了基于CCD的近红外光谱仪的测控系统,实现以下功能:(1)实现了正确转移CCD信号,能够对信号进行放大处理,能够采集并快速传输数据,(2)完成对电源的管理,在一定程度上降低了地噪声;(3)用微控制器实现了底层控制、与上位机的通讯;(4)测控软件完成了上层对底层的控制、通讯、光谱数据的显示、计算、仪器校正、标定等。2.进行了整机联调,测试了仪器的主要指标,认为这些指标能够达到要求。仪器指标如下;(1)仪器的波长测量范围:700nm～1000nm;(2)仪器的杂散光:±0.5%;(3)仪器的波长准确度:±0.5nm;(4)仪器的分辨率小于10nm;(5)仪器的测量时间<5s;(6)仪器的数据分辨率达到0.5nm以下;(7)波长间隔可实现多档选择。在测控系统设计中,实现了以下几个关键技术:(1)利用CPLD大规模可编程逻辑器件,图形编程语言和VHDL语言相结合的方法实现了CCD的驱动时序,同时生成A/D的转换时钟以及缓存的读时钟;(2)使用由电位计和集成运放组成的减法电路对信号的暗电流噪声进行了抑制,从中提取了有用信号;(3)使用CYPRESS公司的CY7C68013实现了USB2.0大批量数据传输;(4)用VC++6.0编制了上层测控软件,实现了波长定标,求取白板校正因子,校正白板等模块,完成对大豆样品的检测,能够显示样品的吸光度图谱。经过初步测试,仪器达到了设计要求,但还存在几个问题有待于进一步研究,主要有以下几点:1.使用相关双采样电路提高信噪比,抑制噪声;2.实现积分时间的多档可调,积分时间自调整;3.提高接口的传输速率,去掉缓存模块;4.还需要对样品进行大量的检测实验。