石英增强光声光谱气体检测技术在大气污染监测、火灾预警、爆炸物探测以及医疗病理诊断等领域都发挥着极其重要的作用。但系统结构比较复杂，各部分主要采用商品化仪器，使得其体积庞大且价格昂贵，不利于实施现场探测。为此，本文提出了一种电路设计和软件处理算法相结合的全光式石英增强光声信号解调系统，以实现系统的小型化、集成化和廉价化。论文从分子红外光谱理论和谱线展宽机理出发，阐述了光声信号的产生原理，采用波长调制与二次谐波检测原理研究了光声信号的频率特性。推导了光声信号与气体浓度的关系。讨论了微弱光声信号中的强背景噪声的类型和主要来源，根据光声信号与噪声的幅值和频率特点，完成了正交矢量型锁相方法实现微弱信号检测的理论研究。设计了激光温度控制系统，主要包括温度采样与差分比较、PID控制、PWM波功率驱动以及保护电路等，实现了激励激光器输出的稳定性。为满足后续采集及数据信号处理的要求，设计了八阶带通滤波电路和前置放大电路，并完成了关键参数的优化配置，提高了解调系统的信噪比。基于LabVIEW完成了信号采集控制、数据存储、正交矢量型锁相以及数据拟合等信号处理程序设计。最后，鉴于光纤珐珀腔的稳定性直接影响信号解调的灵敏度和精度，设计并加工了石英音叉与探测激光光纤头的机械固定夹具。为使激光器输出特性满足系统要求，保证激光器的输出波长稳定在气体吸收谱线中心，完成了激光器的特性调试实验。进行了光纤珐珀腔稳定性和石英音叉共振频率测试实验，确定了实验系统的各项参数。测试了滤波电路和放大电路特性，测试结果符合设计要求。最后，在开放环境中，以空气中的水分子作为探测样本，在实验环境温度为24℃，相对湿度为65%，即空气中的水分子含量约为2.03%的条件下，完成了对空气中水分子的光声信号检测实验，得到归一化等效噪声吸收系数为5.53×10-7cm-1·W/Hz1/2。实验结果初步验证了利用电路设计与软件算法相结合的光声信号检测系统的正确性和可行性，为全光式石英增强光声光谱气体探测系统由实验室走向实施现场检测提供了理论和实验基础。