食品与农产品水分的测量和控制对于食品和农产品的生产、收获、加工、流通和贮藏等环节都是非常重要的品质指标之一。食品与农产品的水分含量对居民的日常消费也有非常重要的联系,水分过低,将失去食品和农产品应有的口感；水分过高,食品与农产品不易保存,且易霉变和生虫害。长期以来食品与农产品的水分含量始终是业内人士十分关注的重要品质指标之一。近红外光谱分析技术凭借其连续、非接触、绿色、高效和快速等优点已经在各行各业的品质指标检测中得到广泛的应用。传统的水分测量方法如干燥法、电导法等原因使用条件的限制无法实现在线、非接触式、连续测量,因此在食品与农产品生产中,迫切需要开发一种能简便使用的测量方法。本文提出了采用半导体近红外激光二极管设计近红外水分检测仪的构想,去除一般光谱仪器中必须采用的移动部件,将光源与分光器件合二为一,仪器以积分球为核心,采用3个波长的激光二极管光源和单元InGaAs半导体探测器,由C8051F020单片机管理仪器的所有功能,并具有上下位机通讯和资源共享的能力,同时具备后续升级开发的基本条件,论文完成了食品与农产品水分快速检测仪样机的试制。　　 研发过程中首先对近红外光谱技术的测量原理进行了分析和总结。论文是基于水分子在近红外光谱区有其特定的特征吸收峰,吸收峰的幅值与水分成正相关关系的理论而展开的。水分在近红外光谱区的多个特征吸收峰当中,选取合适的特定波长的特征吸收峰进行测量和计算,就可达到提高测量精度和系统抗干扰的能力,实际研究中选取了1个水分特征吸收峰(1450 nm),1个仪器工作的参考波长点(1330 nm)以及1个仪器修正波长点(1550 nm),通过上述3个波长处的物料体漫反射强度,采用多元回归分析建立预测模型来表征物料的水分含量。　　 研究对积分球设计和使用进行了创新性开发,将样品杯连同样品一起放置于积分球内部,变传统的样品面吸收、面漫反射为体吸收和体漫反射,大大提高了物料中水分对近红外光的吸收信号,提高了仪器的信噪比,从而大大提高了检测精度。　　 通过自行设计的激光二极管的光强度反馈电路,提高了光源的稳定性,同时,还设计了稳定的光源驱动电路、微弱信号的信号放大电路,采用单片机处理经过A/D转换的数值信号,通过USB模块实现单片机与上位机的通讯,上位机采用虚拟仪器设计软件平台,有效地提高了系统的整体稳定性和重复性。　　 对系统的性能进行测试表明,在规定的范围内仪器的线性度可达0.99,重复性精度高于1‰,稳定性达到1‰。在使用自行研制的水分仪上进行了油菜籽、大米和水飞蓟种子的含水率检测试验,当采用多元(三元)线性回归建立预测模型时,模型的预测精度基本满足一般生产的实际精度要求。　　 最后,对系统的改进提出了自己的设想和措施。