谷物品质的快速无损检测能够为谷物流通环节中的品质信息获取提供可靠的技术支持,有利于发挥谷物的经济价值。本论文在比较国内外多种谷物品质现代无损检测技术的研究基础上,采用了适用于谷物内部品质检测的近红外分析方法,分析了近红外设备的工作原理,确定了研究内容及技术路线,设计了便携式设备的光学系统及控制系统,通过了设备性能测试及定标评价试验,研制了一套便携式近红外谷物品质检测设备。研究成果为谷物品质信息快速无损获取提供了便携式检测设备,促进了信息农业的发展。本研究通过分析比较透射和反射两种近红外光谱测量方法,确定了便携式谷物品质检测设备的总体设计。根据总体设计需求,本研究分为设备的光学系统设计、控制系统开发。首先,光学系统设计需要满足照射光斑尺寸、均匀性、一致性的要求。分析比较卤素灯、激光二极管、发光二极管光源,选择发光二极管作为近红外光源,并根据其性能参数选取光电探测器,确定照射光斑的尺寸。分析照射光斑的均匀性及一致性要求,计算所需的准直光学元件及聚光元件的参数及尺寸,设计实现光学系统。其次,控制系统开发需要实现近红外光源稳定发光、光谱准确采集及人机交互控制。本研究通过光功率反馈控制驱动电路实现4个近红外光源的稳定发光,通过光谱采集电路（电流电压转换、巴特沃斯滤波及放大电路三部分组成）实现光谱准确采集。本研究采用结构化的设计方法实现人机交互控制,分别实现了光源分时调制驱动、反射光谱获取、光谱校正、谷物品质信息获取、输入控制,显示输出及智能语音输出等功能。最后,实现设备的集成设计。设备集成性能测试与定标试验评价是设计研制设备的必要步骤,它可以检验设备的稳定性及验证设备用于检测小麦的水分及蛋白质的可行性。性能测试分为噪声水平测试、准确度测试及重复性测试。在定标试验评价中,将小麦样品分为校正集和测试集,使用设备获取小麦水分和蛋白质的预测值及通过化学分析方法获取其真实值。其校正集的预测值与真实值决定系数为0.9405,校正标准偏差为0.6182,测试集的预测值与真实值的决定系数为0.8863,预测标准偏差为0.7873。通过性能测试及定标试验评价,便携式近红外谷物品质检测设备能够稳定的实现小麦水分及蛋白质含量的检测。