近年来,我国煤矿事故频繁发生,且以瓦斯爆炸为主,给矿工的生命和国家财产安全已造成严重威胁。甲烷是瓦斯的主要成分,及时准确地检测甲烷浓度对工矿安全生产和环境监测有着极其重要的意义。光纤气体传感技术是一项正在发展中的高精度测试技术。论文以气体浓度检测为目的,进行基于相关光谱的差分甲烷光纤检测系统的研究。论文的主要工作如下:首先,论述了近红外吸收型光纤气体传感器的国内外研究现状和发展趋势,介绍了光纤气体传感中的基本检测技术。通过对分子光谱理论的分析,给出气体吸收测量的理论基础,为传感器数学模型的建立奠定理论基础。其次,设计了两种简单的单波长差分吸收检测系统,并且详细分析了两种差分吸收系统的优缺点。在对两种差分吸收系统理论推导和参数分析的基础上,进行了改进,利用了相关光谱的优点设计出一种新的基于相关光谱的差分甲烷光纤检测系统。最后,阐述了甲烷检测系统中光源、气室、光电探测器以及光路部分和电信号检测部分的特性及对测量的影响;在现有的实验条件下,对光源光谱特性、甲烷近红外吸收特性、检测信号和气体浓度的关系以及系统的重复性和稳定性进行了实验研究,给出了实验结果,验证了检测系统的可行性。