基于光声效应的光声光谱技术（PAS）是一种探测痕量气体的重要探测技术,其具有零背景噪声和探测灵敏度高的优点,非常适合发展成高灵敏度的痕量气体探测系统,在环境监测、医疗诊断、电力设备检测、煤矿安全生产保障和农业环境等领域得到了广泛的应用。本文基于COMSOL Multiphysics软件计算模拟了不同单元尺寸参数的网格划分对应的共振频率,以及根据表达式仿真模拟了光声池的特征参数（共振频率、品质因数和池常数）与谐振腔参数（半径和长度）的关系,并且通过软件得到了不同几何参数的光声池对应的共振频率,确定了最优的光声池几何参数。在对系统的光学模块、电学模块和气体装置模块的研究基础上,搭建了基于光声光谱技术的NH3探测系统和NO2探测系统。主要的研究内容以及创新点如下:1.基于光声光谱技术的NH3探测系统中的光源为成本低、体积小和使用寿命长的宽带光源（Axetris,EMIRS200）,选择的工作波长在2239 nm附近,NH3吸收截面的量级可达10-20 cm~2/molecule。对温度、压强、驱动参数和光功率进行了优化。在室温、一个大气压、驱动电压为8 V和光功率为2.46 m W的条件下,实现了对2239 nm处NH3浓度的探测,验证了系统的线性响应特点。通过Allan方差分析得到了在积分时间为100 s时,该系统的最低检测限可达1 ppb。2.基于光声光谱技术的NO2探测系统中的光源为高功率的二极管激光器,其工作波长在444 nm处。通过详细的理论和实验得到了共振频率随光声池内的压强增大而增大,随NO2浓度增大略有降低,品质因数均随光声池内的压强和NO2浓度增大而增大。对影响光声信号的因素进行了分析,得到了信噪比与光功率成正比,光声信号与相对湿度成反比。当光学斩波器与光声池的窗口的距离为50 mm时,光声信号最大。评估了压强发生变化至信号达到稳定值所需要的时间。利用该系统从两天的8:00—18:00对实际大气中NO2的浓度进行了连续监测,其浓度变化特点与济宁市环境监测中心的监测数据相一致。对五辆不同类型汽车排放NO2的浓度进行了测量,得到了汽车排放的NO2浓度与车速有关。由此推断出了汽车以低速行驶100公里,释放的NO2总量至少为150克,并且得到了12:00—14:00这个时间段内的NO2光解率约为50%。3.综上所述,基于宽带光源的NH3光声传感器具有小型化、低成本化的特点,可以实现对NH3的高灵敏度探测,为探测不同排放源中NH3的浓度提供了重要的参考依据。基于二极管激光器的NO2光声传感器,实现了对大气中NO2浓度的实时监测、不同类型的汽车排放中NO2浓度特点的研究和NO2光解作用的分析,满足实际应用中NO2探测的高灵敏度要求。