近红外光谱技术是近年来发展迅速的一种非侵入式光学测量方法,在生物医学领域有着广泛的应用。NIRS的测量系统具有体积小、重量轻、能耗低以及成本低廉等优势,在组织光学研究方面有着重要的意义。本文在光子扩散理论以及相关概念的基础上,参考实验室原有近红外脑功能成像器的原理,设计并制作了一套基于连续波的三波长适于测量近红外光在生物组织模型中穿透深度的样机和一个用于控制光源和探测器间距的平移台。该系统选用三波长多阵列集成LED（中心波长为735 nm,805 nm,850 nm）作为光源,通过NI采集卡提供时钟电路来控制光源驱动芯片工作。当近红外光穿透生物组织模型后,该采集卡又把探测器接收到的光强值转换为电压值传输至PC机上进行分析处理。系统的采样分辨率为400 HZ,探测的空间分辨率可达到1.0 mm,可以满足穿透深度测量实验的需要。通过系统性能测试来验证系统的工作性能,结果如下:系统的噪声电压在2.33 mV-2.34 mV;正常工作30分钟信号电压的漂移值低于1.5 %;光源平均功率为30mW,满足激光照射安全标准;用于控制光源-探测器间距的平移台机械误差均值为0.01 cm,满足实验调节的精度需要。近红外光穿透深度实验表明:近红外光组织模拟溶液中最大穿透深度点位于光源-探测器连线的几何中心处。735 nm、805 nm、850 nm的近红外光在约化散射系数为15.0 cm^-1,吸收系数约为0.1 cm^-1的均一生物组织模拟溶液中的最大穿透深度随着光源-探测器间距的增大先增大后减小,最大穿透深度分别为:16.4 mm、19.2 mm和21.6 mm。通过改变组织模拟溶液的光学特性参数,得到光源-探测器间距为20.0 mm-40.0 mm,位于最大穿透深度位置时出射光强的衰减值与Monte Carlo的理论模拟值一致,证明了系统进行近红外光穿透深度实验的可行性。