作为物质成分及结构测量分析的基本设备,光谱仪广泛应用于食品品质检测、科学教育及航空航天遥感等众多领域。高速发展的微纳光学技术和微机电技术可以大幅度减小传统光谱仪的体积,并实现光谱仪的微型化。微型光谱仪具有集成度高、体积小、使用方便等优点,具有广阔的市场价值和发展前景。本文以可见光-近红外微型光谱仪关键技术为研究课题,分析了可见光-近红外微型光谱仪市场前景和国内外发展现状,设计并搭建出了满足设计要求的光谱仪系统。本论文主要研究内容分为以下几个部分:1.对比多种微型光谱仪结构,分析各种微型光谱仪优缺点,根据设计要求选择Czerny-Turner型光栅光谱仪结构;根据设计指标,对光谱仪系统各个器件参数进行优化仿真设计,根据设计参数进行器件型号选取。2.研制了微型光谱仪硬件电路模块。硬件电路的主控芯片选择的是Cyclone FPGA,主要用于实现电路模块的时序驱动,包括接口、线阵探测器、数据缓存以及A/D转换等模块。为了减小整个光谱仪系统的体积,设计的硬件电路模块应该尽量集成化。3.实现了光谱数据的滤波处理和图形显示;对光谱仪系统进行了波长定标,对比多项式拟合和基于系统参数定标方法的优缺点,实现了线阵CMOS像素位置与光波长之间的转换。4.提出了一种利用逆卷积提高微型光谱仪系统分辨率的算法,利用2组不同入口狭缝宽度下测量的低分辨率光谱数据,通过逆卷积得到分辨率由探测器1个像素宽度限制的高分辨率光谱数据。实验结果表明:利用此方法最终实现的光谱分辨率在中心波长处能够达到0.35nm,远远超过了设计指标要求。5.测试了所搭建光谱仪实验系统的3个关键参数:光谱分辨率、光谱范围以及系统体积是否满足设计要求,结果表明:实验体积满足设计要求;光谱范围为504-780nm;当对应入口狭缝宽度为140μm时,分辨率可以达到5nm。