随着社会的发展，种类繁多的气体在工农业生产和人类生活中无处不在，这些气体不但关系到人类自身的健康同时也关系着人们的生命安全，现代分析测量技术中的微量气体分析技术越来越得到人们的重视。光声光谱技术是实现微量气体分析和实时监测的理想方法，它具有检测灵敏度高、气体选择性好、响应速度快等优点。现在，半导体激光器的最新研究进展和激光器电源驱动都达到了新的高度，使得微量气体分析能够从实验室分析研究走到商业现实。本文针对微量气体分析的需要，采用量子级联激光器作为圆柱型谐振腔的脉冲激发光源，构建一个实用、小型化的微量气体检测系统，为下一步系统的物理实现做充分的理论准备。通过对量子级联激光器进行理论分析，根据其特性设计了适合其工作条件的脉冲激发电源。本脉冲激发电源由脉冲激发电流控制，温度自动控制和工作状态显示三部分构成。为了对流过激光器的电流进行实时监控，脉冲激发电流驱动部分采用电流脉冲负反馈设计。对于温度控制部分的实现，激光器的工作温度变化使得热敏电阻阻值改变，通过对采样到的分电压所对应的温度与温度预设值作比较来控制制冷片加热或者制冷，实现对温度的自动控制。同时，基于气体光声效应的基本理论，分析了光声信号产生机理，深入讨论了基于圆柱型谐振腔<100>模式的光声信号的产生原理及光声信号从时域到频域中的变换。详细论述了以量子级联激光器作为脉冲激发光源的光声共振腔设计、麦克风匹配等系统设计的核心问题。在保证系统的分辨率的前提下，利用LabVIEW软件平台所提供的虚拟仪器技术构建一个基于PC声卡的信号检测系统，为系统的设计降低了难度。