CO2是大气中一种主要的温室气体，其含量与人类活动密切相关，在全球碳循环研究和气候变化预测中不可或缺，然而至今大气CO2垂直分布的探测手段和数据都非常少。探空仪具有很高的垂直分辨率和探测精度，是大气研究与环境监测的有力工具。本文主要研究可用于探空仪的CO2探测方法。　　本文综述了大气CO2的研究意义及探测方法。采用非分光红外法，选择了4.26μm的CO2强吸收区作为测量波段，以及3.91μm的CO2不吸收区作为参考波段。根据朗伯-比尔定律，通过宽带红外光源发出的4.26μm和3.91μm的红外线经过气室后的光强之比，反演出大气CO2的浓度。　　考虑到待测大气中存在其它吸收气体和气溶胶以及系统光学传递函数、噪声等因素影响CO2的探测精度，本文推导出修正后的大气CO2的浓度反演公式。选择合适的光源、探测器，设计出气室结构以及光源驱动和信号调理电路，编写了数据采集软件，基于非分光红外法研制出可用于探空仪的CO2探测装置。在地面上进行了一系列的实验，而且与澳大利亚ECOTECH公司的EC9820型CO2分析仪进行对比实验，结果表明连续24小时探测的平均偏差为3.76ppmv，验证了非分光红外法用于探空仪的可行性。在气球探空时，本探测装置作为TD2-G型电子探空仪的一个探测通道，探测数据与其它通道（温度、湿压、压力和GPS信号）的数据一起传回地面的接收机。本文最后提出采用零气、标准气体和待测大气交替通入气室的方法实时标定仪器中的常数，该方法可以有效提高CO2的探测精度。