伴随着新时代的到来,人们开始对大气环境监测、煤矿生产安全以及医学呼出气体诊断等方面有着日益增长的需求。因此,开展超高灵敏度的痕量气体检测研究对于社会的发展具有重大的意义。石英增强光声光谱（Quartz-enhanced photoacoustic spectroscopy,QEPAS）技术是一种应用广泛的痕量气体检测技术。与传统光声光谱技术不同的是,QEPAS技术的核心器件是石英音叉。首先,本文通过使用COMSOL软件仿真计算出了石英音叉的前十阶振动模态,对仿真得到的结果、公式计算出来的结果以及实验测得的结果进行比较。接下来进行音叉振动幅度仿真研究,最终,仿真计算得到了最佳共振管长度为5 mm,并且得到了使音叉振动幅度最大的最佳激光激励位置。在实验部分,针对传统光声光谱检测系统对甲烷气体检测灵敏度较低的问题,本文采用高功率近红外可调谐分布反馈激光器作为光声光谱激发光源,优化调制深度和耦合声学共振管从而提升系统探测性能,最后通过加入水汽增加气体分子弛豫速率来增强信号幅值。本实验中测得的QEPAS信号为3.23 mV,系统的最小探测极限达到7.9 ppm。实验结果证明,该QEPAS传感系统对不同浓度的甲烷气体具有良好的线性浓度响应。针对石英增强光声光谱检测系统对腐蚀性气体检测存在不足的问题,提出使用光致热弹光谱（Light-induced thermoelastic spectroscopy,LITES）技术来进行检测。在本实验中,对腐蚀性气体氯化氢（HCl）进行探测。通过优化激光的激励位置和调制深度以提升LITES传感系统的检测性能。最终,探测到的LITES信号最大幅值为2.99 mV,系统的最小探测极限达到410 ppb。实验结果证明,该LITES传感系统对不同浓度的HCl气体具有良好的线性浓度响应,并且在不同的激光功率下也具有良好的线性功率响应。