我国载人航天三步走的计划已经进入到至关重要的第三步,空间站的建设已经进行到航天员长期值守的阶段,空间站建成后,在其实验舱中要开展大量的生命科学领域相关实验。在空间生命科学实验中,痕量气体的有无和浓度对于实验的进程和结果都有着重要的影响。如果培养中产生对航天员有影响的气体组分,该组份不经检测和处理直接排放到舱内,很可能会影响到航天员在轨生活,因此对空间生命科学中产生的气体进行多组分气体的实时定量化分析有着迫切的需求。为了对生命科学实验产生的气体进行实时定量化检测,设计了一套基于傅里叶变换红外光谱仪的多组分气体检测系统。其中主要研究内容及成果如下:1)对比了多种痕量气体分析方法,调研了舱内气体成分检测的国内外发展现状,根据空间应用对于重量、体积、功耗及可靠性的约束,最终确定了基于傅里叶变换红外光谱仪的系统方案。2)对空间生命科学培养装置需要重点检测的二氧化碳和乙烯的来源及特点进行了分析。基于气体分子对光谱具有吸收选择性的特点,通过检索数据库中二氧化碳和乙烯分子在中红外波段的吸收谱线和甲烷、一氧化碳和水蒸气等干扰气体的吸收谱线,从而选择了进行气体浓度反演所用到的光谱范围。分析了红外光谱仪的原理,对其中的激光计量分系统产生的误差对红外光谱图的采集进行的影响进行了理论推导。3)设计了空间生命科学仪器中激光测量分析分系统,进行了性能评估,完成了傅里叶变换红外光谱仪分系统、长光程气体池的光路和气体池窗口的设计,最终完成了原理样机搭建。4)设计了基于小波变换的光谱预处理方法,该方法可以对质量不佳的光谱图进行预处理,分析了最小二乘法、主成分回归法和偏最小二乘法的优缺点,从中选择了偏最小二乘法进行气体浓度信息拟合与反演。使用不同浓度的乙烯标准气体对该算法进行了评估,证明该算法目前的反演结果基本能够满足科学实验需要后,对人工气候室内的气体进行了气体组分分析。