反射式近红外水分仪是近红外光谱分析技术的重要应用。当近红外光束照射被测物料时,其反射光束能量的衰减情况就可以反映物料中的水分含量。基于三波段六光束的测量方案可以有效的消除光源变化和被测物质地变化而引起的测量误差。本文首先在充分研究近红外水分检测理论的基础上,结合现有的仪器结构,提出了基于三波段六光束的优化设计方案,并且进一步完善了近红外水分仪的总体结构设计,提高了系统的抗干扰能力。进而根据对近红外水分仪核心元件Pbs红外探测器的噪声分析和降噪方法研究,详细设计了低噪声水分信号测量系统的方案,并且通过优化设计系统硬件电路予以实现,同时应用合理的数据处理方法设计软件程序,实现了信号的准确采集与处理,改进了仪器的测量精度。同时通过设计上位机监控程序实现了对水分测量数据的存储与管理。系统硬件电路的设计内容主要包括高精度电源系统电路、低噪声水分测量信号采集电路、高精度恒温控制系统电路以及中央处理单元电路的设计与实现。软件数据处理方法的设计内容主要包括近红外水分测量的采样比值法、取样积分与数字平均滤波算法、温控系统PID控制算法以及对定频干扰信号软件滤除方法的设计与实现。通过对所设计的近红外水分仪进行实验验证、性能测试和标定校准,证明仪器具有良好的测量稳定性和重复性。同时对近红外水分仪的标定数据拟合方法进行分析和比较,进而选择合理的拟合方程进行水分值测量实验。实验数据表明,水分值测量误差较小,仪器测量精度较高,满足了实际应用的要求。