光谱仪器是进行光谱研究和物质光谱分析的装置,其应用领域几乎覆盖了所有的科学领域,包括医药、化学、地质学、物理及天文学等。由于传统光谱仪体积大、重量重而且系统结构复杂,不能同时对多个波长进行检测,特别是在野外测量受到了极大的限制。近年来,随着科学技术的快速发展,光谱仪的微型化、小型化是其发展的必然趋势。　　本文主要对微型光谱仪的光谱信号采集系统进行研究,设计并制作了光谱数据采集、处理及传输系统。首先,对空间色散型光谱仪器的基本组成、原理以及其主要特性进行了理论分析,再根据分析和比较,选用交叉非对称的Czerny-Turner结构设计的光路系统,大大减少了光学系统的体积。其次,在探测接收系统方面,整个系统只用了一片FPGA资源开发了CCD驱动电路、A/D采样控制电路、USB驱动电路等模块,完成了微型光谱仪与上位机之间的通讯,并使用C++ Builder软件开发了光谱采集与处理的应用程序软件,实现对光谱仪器的光谱数据处理、光谱谱线绘制、波长标定等功能。最后,对本文所设计的系统进行了相关实验。为了使该系统可以检测到较宽的光谱范围,选用了东芝公司的3648个像元的线阵CCD作为探测器件。采用OPA691对CCD输出信号进行相关处理,再由模数转换器ADS805将其转换为数字信号之后,先暂时存储在FPGA中,然后通过USB总线接口芯片CH376传送至上位机,由应用软件完成光谱数据进一步的分析、处理与显示。该系统是由USB提供工作电源,即插即用,便携方便。　　本文以FPGA作为整个系统的控制核心,实现了CCD驱动时序、A/D采样时序、USB芯片脉冲控制时序。采用Protel DXP完成了系统的硬件电路原理图与PCB板设计,并使用Verilog HDL硬件描述语言实现了各逻辑模块设计,利用Quartus II软件设计通过仿真测试对设计进行优化,使系统具有较高的可靠性。结合光学平台和应用软件的测试表明,该系统能清晰分辨标准汞灯光谱特有的特征谱线,成功地完成光谱数据的采集、处理及传输。