我国不仅是一个严重缺水的国家，而且水资源的总量十分有限，水污染也很严重，甚至到了触目惊心的地步。据统计，我国淡水域普遍受到污染，全国3/4的江河呈现不同程度的富营养化；大部分城市水体污染严重，对我国128个南北分布城市的地下水进行调查显示，125个城市的地下水受到了不同程度的污染。水是生命之源。水体（质）的优劣与人类健康密切相关，水质检测则是确保水环境的必备工作之一。传统的水质检测技术主要是采用化学方法对水质进行检测，一般是依靠人工现场采取水样，利用实验室仪器对其进行测试分析。实验室中进行水质检测，虽然所需仪器俱全、工作环境稳定，但是实验室检测存在周期长、监测频率低、采样误差大以及造成二次污染等诸多缺点。目前，国内外水质检测技术的发展趋势正向无需样品前处理、便携式、实时在线和微型化的方向发展。基于此，本文开展了面向紫外光谱水质分析系统的双光程差分结构探头设计与实现的研究工作。本文研制的紫外光谱水质探头（探头）采用双光束差分结构，具有开放性的凹形样品池，可实现侵入式、在线实时测量。探头系统的光程采用可调式，两组样品池的光程可实现0~50mm长度自由调节，避免了光谱测定法（双波长测定法）中不易选择次波长的缺点。采用双光束结构，通过参考通道的测量结果，以此实现对温度、水流等因素的补偿，进而达到提高检测精度的目的。文中，针对紫外光谱水质探头（探头）结构，采用Zemax光学软件分析工具，进行了探头各元件的仿真设计和像差评定分析。与此同时，利用Tracepro光学软件分析工具，开展了探头各元件结构设计和整体系统结果分析评估。借助于上述软件分析工具，从不同角度进行了探头的模拟仿真分析，从理论上证明了本论文方案设计的可实现性。在此基础上，采用蒸馏水进行实际测试，实验验证了设计的探头具有紫外光谱水质检测的功能。利用8种不同浓度的硝酸盐氮溶液在主波长和次波长处的吸光度，采用双波长测试法得到硝酸盐氮溶液在不同浓度下的标准曲线图，实验验证了设计的探头的线性度和灵敏度，并将结果与爱万提斯探头（探头）测量结果进行了比对。理论仿真设计分析与实际试验，研究结果表明，本文设计的紫外光谱探头可用于水质检测系统，以实现水质检测的快速、实时、在线测量。