微型光谱仪可以广泛应用于农业、医疗、生物、食品等领域，而国内的微型光谱仪多数仍处于研制或者样机阶段，真正实用化的产品较少，为了使得这种具有巨大潜力的产品真正走向产业化和实用化，此方面的研究还需很多的工作需要进行。本文在研究微型光谱仪的发展趋势、工作原理和基本组成的基础上，提出了系统总体设计方案，并开展了以下研究工作:　　首先，在实验室原有便携式光谱仪硬件平台的基础上，立足于获得更高的采样率和更短的单位采样周期，进行了线阵CCD、CCD驱动方式、模数转换器和微控制器的选择。在此基础上完成了探测系统电路部分的设计，并制作完成了相应的电路板。　　其次，选择线阵CCD的采样保持模式为其在探测系统中的工作模式，并与电路部分相配合，对CCD的采样保持模式驱动时序进行了设计，并将CCD专用模数转换器AD9826的采样时序嵌入其中，实现对CCD有效像元的驱动的同时，完成了对其幅值的采样工作。　　之后，对光谱信号预处理中去噪处理的常用方法进行了对比仿真实验，选定了EMD去噪法为本文所采用的去噪方案，对其所存在的端点效应问题，提出了一种基于KELM的极值点延拓方法，并对该方法抑制端点效应的效果进行了验证实验。通过MFC开发了上位机软件，实现对仪器操控和数据通信的同时，其还具有波形曲线显示、去噪处理、数据保存、波长标定等功能。　　最后，在对本文所设计的微型光谱仪探测系统进行波长标定的基础上，对最短采样周期、谱峰采样率、光谱分辨率、波长正确性等基本性能参数进行了测试，与实验室原有便携式光谱仪相比，本文设计方案在各性能参数上皆获得了较大的提高，而与国产商业化产品津科光纤光谱仪相比，本文设计方案获得的基本性能参数也基本上都达到了与其相当的水平。