光谱分析是现代物质组分检测和过程分析的重要技术手段,广泛应用于生物、医学、地质以及食品安全等领域。传统的光谱仪器由于其体积大、造价昂贵限制了其应用范围,基于CCD成像的微型光纤光谱仪以其体积小、使用方便、价格便宜等优点在众多科研和生产领域中发挥着越来越重要的作用。线阵CCD具有体积小,灵敏度高,响应快的优点,本文在分析CCD探测器工作原理的基础上,研究了其光电响应特性,特别是其输出信号与曝光量之间关系的研究,发现在曝光量大时CCD的输出与曝光量的对数成线性,由此在系统设计时需严格要求限制积分时间,满足线性放大的工作条件。针对TCD1304DG器件在紫外响应不敏感的问题,采用荧光镀膜技术极大地提高了紫外量子效率。其次,在仪器设计上,本文主要开展了数据采集与软件设计两个方面的工作。设计使用高性能的单片机完成CCD驱动电路与数据采集,大大减小了硬件电路尺寸,满足仪器的微型化要求。编写基于USB协议CDC类通信软件和基于Labview的上位机软件,保证数据传输速度同时节省了软件开发时间,实现数据通信和光谱测量。最后,经实验测定,本文分析了系统设计的波长范围、波长分辨率、波长准确性、波长重复性、灵敏度和信噪比等工作性能参数,结果表明,本文设计的光谱数据采集系统结构简单,校正之后线性度高于0.998。总之,通过本文基于线阵CCD光谱成像技术研究,设计完成了微型化光谱数据采集系统,且具有光谱覆盖范围宽,系统分辨率高,响应速度快,稳定性好等优点。