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传统傅里叶变换近红外光谱仪(Fourier transform near infrared spectrometer,FT-NIR)都是桌面级的设备,其体积巨大、成本高。而基于MEMS技术的微型光谱仪不仅具有体积小、成本低、功耗低,还有利于现场在线检测,能广泛应用于医疗、食品和药物分析等领域,是当前研究的热点。本文以FPGA作为数据采集系统的控制处理器,光学结构上采用电热驱动MEMS微镜,设计了一款体积小、结构紧凑且成本低的傅里叶变换近红外光谱仪,并对其数据采集系统进行了优化,同时,利用该光谱仪测量了常见药物的近红外吸收光谱,其主要内容如下:(1)对模数转换器量化误差所产生的噪声进行仿真分析。建立了不同分辨率模数转换器的光谱,分析量化误差对光谱的影响。仿真结果显示模数转换器分辨率越高,光谱越精确,反之,光谱失真越大。(2)对光谱仪主要元器件进行了选型,包括光电传感器、MEMS微镜以及控制处理器。为满足对样本光干涉信号进行数字化重采样的需求,设计了双迈克尔逊干涉仪结构,实现对样本光和参考光的干涉。(3)设计了低噪声干涉信号同步采集电路和MEMS驱动电路。干涉信号同步采集电路包括I/V转换电路、电压放大电路、带通滤波电路、差分放大电路以及模数转换电路。MEMS驱动电路包括数模转换电路和电压放大电路。(4)在Quartus软件中采用Verilog语言完成了FPGA的逻辑设计,包括MEMS驱动、数据采集、FFT、UART以及RAM。并对MEMS驱动模块和数据采集模块进行了时序仿真和功能验证。采用1310nm的近红外光对整机系统功能进行验证,成功解谱得到其光谱。本文设计的MEMS近红外光谱仪可应用于生物医学检测、临床检测以及药品检测之中。例如在临床检测中可对血液中血糖和血氧的进行测定,并可对良恶性肿瘤进行早期诊断和疗效观察。