随着时代的发展,光谱测量在科学技术中扮演着十分重要的角色,它广泛地应用于农学、化学、材料分析、航天探索等多个领域,是进行物质分析的一种重要的手段。传统的光谱仪虽然能进行光谱检测,并且结果非常准确,但由于其操作复杂、价格昂贵、体积庞大等因素的存在,它有很大的局限性,不能在现场实时检测,也不能很好的普及。所以,研制一款便携式的、价格便宜的、能够普及的光谱仪尤为重要。本文详细的研究了便携式光谱仪的结构,并在此基础上选择了以线阵CCD作为探测器、以FPGA为核心芯片,设计了一个便携式光谱仪采集系统。该系统硬件部分由四个模块组成,包括:主控制模块,以EP4CE6F17C8为主芯片,产生驱动信号用以控制CCD工作、A/D转换和USB通信;CCD探测器模块,该系统采用线阵CCD1304AP为图像探测器;信号处理模块,该模块包括信号预处理与A/D转换两部分,信号预处理用于调节CCD输出信号,A/D转换电路将CCD输出的模拟信号转换为数字信号;USB通信模块,该模块用于将采集到的数据传输至上位机。上位机模块,使用C++在Visual Studio软件环境下使用MFC搭建,完成了光谱数据图像化显示、光谱图像保存、光谱数据保存等基本功能。最后搭建完成的采集系统硬件部分体积大小只有65mm(长)*50mm(宽)*25mm(高),进一步满足了便携式的需求。实验结果表明,该系统能够正常的进行光谱采集,在详细的研究了图像传感器的基础上采用了大面积感光器件,提高了采集系统的分辨率,最后,提高了采集系统的传输速率,使光谱数据能够在上位机上实时显示。在数据处理部分,首先本文详细的研究了采集系统在采集光谱信号时所掺杂的噪声,对光谱数据信号所含的高斯白噪声和脉冲噪声,提出了一种基于平稳小波变换的融合光谱滤波方法。结果表明,当采用平稳小波代替传统小波变换,并在平稳小波一层分解中加入中值滤波的方法,能有效的去除光谱信号中带有的高斯白噪声和脉冲噪声,使光谱数据的测量变得更加准确;其次,采用了直接寻峰法和高斯拟合的方式寻找采集到的汞灯光谱的特征峰,并采用最小二乘法进行波长标定;最后,使用郎伯-比尔定律对采集到的高锰酸钾溶液光谱进行浓度的标定。针对郎伯-比尔定律的实际适用情况与实验结果,改进了数学模型,决定使用拟合次数更高的数学模型来拟合浓度曲线,获得了更好的浓度标定结果。