在大气污染监测、电气设备监测、生物医学等领域,痕量气体的检测受到了越来越多的关注。光声光谱技术具有高灵敏度、检测范围宽等优势,因此被应用于痕量气体检测中。本文以光声光谱技术为理论依据,以提升系统的灵敏度为目标,建立了光声光谱气体检测系统。本文主要研究工作与创新点如下:（1）基于光声效应理论和气体吸收光谱理论,对气体分子间能量转换、声信号的产生、热能产生、波长调制技术和二次谐波检测技术进行了详细分析。（2）对圆柱形光声池的结构原理和性能参数展开了分析研究。讨论了谐振频率、品质因数、池常数等性能参数和光声池尺寸参数间的关系。在圆柱形光声池的基础上,创造性地设计了一种新型的拱形光声池结构。在COMSOL中,搭建了拱形光声池的模型。通过调试谐振腔长度、缓冲室长度、谐振腔半径、缓冲室半径、球体半径、球体位置等参数,确定了拱形光声池的几何尺寸。然后分析了拱形光声池的性能和同参数下圆柱形光声池的性能。通过性能对比可以得出,设计的拱形光声池声压信号是圆柱形光声池的6倍,谐振频率提高了300 Hz,品质因数是圆柱形光声池的2.6倍,对光声信号的产生单元有了深刻的理解。（3）搭建了拱形光声池气体检测系统和圆柱形光声池气体检测系统,并检测了光声池的性能。将拱形光声池气体检测系统和圆柱形光声池气体检测系统进行了对比实验。实验结果表明,设计的拱形光声池相比于圆柱形光声池而言,拱形光声池气体检测系统的线性稳定性更高,同时系统的灵敏度也得到了提高,提升了0.34 ppm,验证了设计的拱形光声池性能更优。研究了环境温度、压强、缓冲气体的类型等各种因素对光声信号、谐振频率的影响,说明在气体检测实验中应避免外界因素对实验产生影响,保证实验结果的准确度。（4）在石英增强光声光谱技术中,研究了石英音叉的工作原理。在COMSOL中通过建立石英音叉的模型,确定了音叉的振动频率,并得到了石英音叉的六阶振动模态。仿真分析了石英音叉的参数和谐振频率之间的关系。结果表明,石英音叉的振动频率随着叉臂的几何参数改变而改变,对信号的产生和石英增强光声光谱气体检测系统有了深刻的理解。