光谱仪是进行光谱研究的重要装置,在物理、化学、生物、天文及医疗等领域有着广泛的应用。但是,传统光谱仪存在体积大、结构复杂、使用环境受限、价格昂贵等不足,这些因素导致人们对微型光谱仪的需求与日俱增。我国对微型光谱仪的研究起步较晚,目前我国微型光谱仪的性能、工艺质量、可靠性等与国外相比依然存在较大的差距,导致此类设备长期依赖进口。研究和开发体积小、性能高、功能全的微型光谱仪具有十分重要的意义。本文深入研究了微型光谱仪的工作原理,设计并实现了基于线阵CCD的微型光谱仪。该系统由下位机硬件和上位机软件两部分构成,两者通过USB总线进行通信。下位机采用非对称式Czerny-Turner光学结构进行分光,使用高分辨率线阵CCD作为光探测器,提高了系统的性能。整个下位机由USB总线的5V电源供电,即插即用,不仅减小了系统的体积,而且提高了数据传输速率。对CCD的输出信号进行信号处理是研制高质量微型光谱仪的关键,特别是对噪声的处理。本文提出了一种基于积分时间正弦调制的CCD去噪方法,能够有效滤除CCD的1/f噪声和白噪声,提高了整体性能。本文通过对微型光谱仪软硬件的优化设计和对光谱信号的噪声处理,提高了微型光谱仪的性能。实验结果表明,该系统能够稳定可靠地完成光谱数据的采集、传输和处理。