气体传感技术在工业过程控制、环境污染治理、化工石油等领域有着重要的地位。基于超声特性的气体传感技术具有可实时检测、快速响应、结构简单及工作稳定等突出的优势,因此在近几年成为最有潜力的气体传感技术之一。设计制造可实时定性定量检测未知气体的智能超声波传感器,其先决条件是找到适合实际应用的气体超声参量,并基于该参量建立探测理论模型。本文首先对超声气体传感技术应用背景、研究现状进行了介绍,并分析了超声气体传感技术现阶段所存在的问题,然后从以下三个方面开展研究工作：第一,传统的超声气体传感技术主要依赖于整条声弛豫吸收谱线,通过观察谱线的变化来进行气体实时的监测。针对实际探测中整条声弛豫吸收谱线很难获得的问题,引入了声弛豫吸收谱线峰值点这一新的探测参量。基于声弛豫吸收谱线峰值点坐标可以由两个频率点处声速值和声吸收系数值恢复这一基本物理事实,给出了基于谱线峰值点坐标定位的气体探测方法。该方法将环境温度和气体浓度作为一组二维参量,构建了混合气体的有效弛豫区域,通过两点探测方法,将测得的实验值定位到有效弛豫区域中,即可得到未知气体组分和浓度信息。第二,当混合气体中同时存在两种强弛豫特性的气体时,解耦合模型是无法准确预测混合气体声弛豫吸收谱线峰值点的,这也造成了有效弛豫区域预测的不准确性。本文对解耦合模型做了进一步的拓展,将多个解耦合后的单一弛豫时间再次耦合到一起计算得到混合气体的总弛豫时间。耦合弛豫时间模型的提出,避免了解耦合模型错误地将第一弛豫时间作为总弛豫时间计算峰值点坐标,所预测得到的理论峰值点结果与实验数据更为吻合。第三,本文将耦合弛豫时间理论应用到基于峰值点探测方法中,给出了如何构建混合气体的有效弛豫区域,然后基于二氧化碳-氮气和甲烷-氮气中的仿真实验结果,验证了耦合弛豫时间理论模型可有效取代解耦合模型进行未知气体探测区域的构造。此外,对于同时存在两种强弛豫过程的混合气体,如二氧化碳-甲烷混合气体,本文所提出的耦合弛豫时间理论模型预测得到的峰值点坐标比解耦合模型的预测结果更符合实际中两点探测方法。并结合空气中一氧化碳气体探测和低品质天然气探测这两个实际例子讨论了本文提出的峰值点坐标定位方法在实际气体探测领域中的应用。