水果是重要的农产品,其内部成分含量与口感直接影响品质分级和定价。近红外光谱分析技术已在水果内部品质无损检测方面获得应用,是这类应用的首选技术手段。因涉及生长期监控,适时采摘及贮存期监控等现场分析应用,水果内部品质的无损检测对手持式近红外光谱分析仪有一定需求,但目前国内还缺乏专用型的仪器。线性渐变滤光片是一种非常适合用于手持式近红外光谱仪的分光元件,但是相关光谱仪的研究与应用还较少。本研究的目的是在深入研究光谱仪应用条件对线性渐变滤光片分光特性影响的基础上,使用国产的620-1080 nm波段线性渐变滤光片研制手持式的近红外水果品质分析仪,并使用所研制的仪器开展水果品质分析应用研究,主要的研究成果与工作内容如下:1)系统地研究了入射光束条件、探测器条件等因素对线性渐变滤光片分光特性的影响。入射光束条件、滤光片与探测器间隙、探测器反射率是三个引起线性渐变滤光片型光谱仪分光特性下降的主要因素。本文通过理论分析结合大量仿真,分析了各因素的影响规律,确定了三者综合作用的效果。这些分析结果为线性渐变滤光片型光谱仪的设计提供了新的较为系统的依据。2)完成手持式光谱仪光机结构的研制。经过对几种结构的对比,设计了较为紧凑、光通量较高的准直光学系统。完成了适合水果内部品质分析应用的漫透射式检测探头研制。最终实现了较为紧凑的手持式光谱仪。3)完成满足近红外光谱定量分析应用的电路系统。使用CMOS线阵列探测器代替CCD,带来信噪比、功耗等方面的优势。在深入分析探测器工作原理的基础上,根据电流输出型探测器的特性,设计信号调理电路。辅以驱动、采集、电源等电路,各部分电路综合考虑噪声与功耗,实现了超过5000的最高信噪比,并保持了较低的功耗。4)使用研制的光谱仪开展近红外水果品质分析应用研究。分别使用皇冠梨与苹果作为实验材料,使用所研制的水果品质分析仪,开展水果品质分析应用研究。综合使用了多种异常样品剔除、样品集划分、光谱预处理等方法,建立了多种不同的模型并进行优选。模型对水果糖度的预测结果较好,这些结果也表明这类仪器在近红外水果品质分析应用领域有较大推广前景。