随着生活质量的提高,人们对空气污染等问题越来越重视。因此,发展高灵敏度的痕量气体检测技术具有十分重要的意义。石英增强光声光谱（Quartz enhanced photoacoustic spectroscopy,QEPAS）技术具有体积小、抗噪声能力强、选择性好等优势,因而被广泛运用在痕量气体检测领域。本论文针对传统共振腔的不足之处,提出了新型的H型共振腔和圆柱腔,以进一步提高QEPAS传感系统的检测能力。在基于一维共振管的QEPAS理论部分,介绍了目前常见的三种一维共振管,根据端面的声阻抗计算了共振管最佳长度。通过有限元法研究音叉的表面声压,得到了H型共振腔的最佳尺寸。在基于圆柱腔增强的QEPAS理论部分,首先建立了圆柱腔的物理模型,之后计算得到了面内石英增强光声光谱（IP-QEPAS）系统中圆柱腔半径对声压的影响。最后通过有限元法研究了圆柱腔对传统面外QEPAS系统（PP-QEPAS）中音叉表面声压和摆幅的影响。随后,根据仿真结果并为了提高系统的稳定性,设计并加工了H型共振腔。搭建了基于H型共振腔的QEPAS传感器,并对环境中的H2O进行探测。优化系统参数后,当使用最佳尺寸的H型共振管时,系统的最小探测极限为935 ppb。实验所得的规律与仿真结果相同。最后,开展了圆柱腔增强QEPAS传感技术的实验研究,并用于验证理论仿真结果。首先搭建了IP-QPEAS传感器,得到了圆柱腔半径和IP-QEPAS系统2f信号的关系,实验规律与理论计算结果相符。当圆柱腔半径为6 mm时,系统最大的2f信号为6.22μV,信噪比提高了1.55倍。之后开展了基于圆柱腔增强的PP-QPEAS传感实验,实验结果和仿真结果相符。