气体探测在环境污染监测、燃气管道检测、大气科学研究等领域具有广泛的应用。由于光学源器件的高成本,基于激光光谱的气体传感器通常为单点传感器,一套设备只能检测一个位置,在大范围长距离的应用场景中布设大量单点传感器成本较高。另外,基于吸收光谱的气体传感器的吸收光程通常是固定的,则其浓度测量的动态范围也有限。因此研究可以降低大范围气体探测成本和提高气体浓度探测动态范围的气体探测方案具有较大意义。调频连续波(FMCW)技术具备高空间分辨率和高灵敏度,它也具有扫频特性,扫频范围足以覆盖气体的吸收峰,因此FMCW技术在原理上能够同时实现吸收定位和光谱测量。本文利用FMCW技术的频分复用特点,反演空间中不同位置对应的气体透射光谱信号,将主要进行三方面的研究。第一,通过仿真研究了基于FMCW的光谱反演过程。研究该方法的光谱分辨率及频谱泄漏引起的光谱信号的振荡噪声,并提出使用Savitzky-Golay滤波去噪的解决方案。第二,通过仿真和实验研究了基于FMCW的多点气体探测。提出了基于FMCW的多点气体探测方案,并仿真了多点乙炔气体透射光谱反演过程,仿真了通道间的串扰影响。在实验研究中实现了浓度分别为1120 ppm、0 ppm、9250 ppm的三点乙炔气体探测,具有30 cm的传感空间分辨率、55 ppm的探测灵敏度和52m的测量范围,实验测量各传感器间的浓度串扰影响小于-30 d B。第三,通过仿真和实验研究了多通池内基于FMCW的大动态范围气体探测。该方案实现多个吸收光程复用的光谱测量,从而拓展浓度探测的动态范围。仿真了高中低不同浓度梯度的光谱反演情况。在实验中测量了98000 ppm、9250 ppm、1120 ppm、95 ppm、9.3 ppm五个不同浓度梯度的乙炔气体,实现了1.91×105的浓度探测动态范围,在基本不改变系统结构的前提下,同时测量了多通池的直接吸收光谱信号,进一步降低了系统的探测限,浓度探测动态范围扩展到了1.88×106。本文创新性地提出了一种基于FMCW的多点气体探测方案和一种基于FMCW的大动态范围气体探测方案,通过仿真和实验验证了提出的方案的可行性,为大范围多点气体探测和大动态范围气体传感提供了新的解决方案。