本文首先对甲烷检测的意义和现有的检测方法做了简要的综述，通过对检测方法的比对，发现光声光谱技术的优越性，在分析光声光谱技术的理论后，设计甲烷检测系统的主要部分—光声池，其中包括池长、形状等的确定，然后进行整个检测系统的搭建，其中包括：光源、斩波器、微音器、锁相放大器的选取；这些器材和光声池之间的连接；锁相放大器仪器的使用。最后应用检测系统进行实验和数据采集，对数据进行分析，验证系统的可实用性。

本论文研究设计的甲烷气体检测系统要对低浓度甲烷气体实现高灵敏度的检测。根据Beer - Lamber定律和目前实验研究发现的甲烷气体吸收谱线确定选用的光源的中心波长为1653nm，之后通过光纤将光源发出的光耦合进待测甲烷气体吸收腔即本文设计的甲烷气体检测光声池，由于光纤细而长，若使光波能在其中正常传播，并且结合本文对光纤甲烷气体检测系统的设计需求，以满足测量要求，对光源的结构与性能有一定要求：

1、光源的输出中心波长与甲烷气体的吸收谱特性相吻合； 

2、光源发出光波的波长应在光纤的低损耗窗口内，以减少光波在光纤中传输的能量损耗；光源的体积小，便于与光纤耦合；

3、光源工作稳定性好能够在室温环境中连续并且长期工作；

4、输出光功率要与注入电流保持线性关系；

5、光源输出光功率能够满足光声池输出光功率需要，而且在阈值范围内。

本文在分析国内外甲烷气体检测的发展现状的基础上，适应我国精确检测甲烷，以控制煤矿事故的发生的基本国情，提出以甲烷为检测对象，研究应用光声法在线实时监测气体浓度的检测系统。

本文所做工作如下：

1、对甲烷气体检测的方法进行了广泛的调研，通过比对，发现光声光谱技术的优越性，并对该项技术的特点及国内外现状进行了深入的调查。

2、在比较了非共振式和共振式光声池优缺点之后，在导师的帮助下设计共振式光声池，其中包括池长，池形状，池材料的选择，窗的设计，缓冲腔的长度选择等等。

3、实验平台其他部分的选择与搭建。

4、学习5209锁相放大器仪器的使用，在此过程中知道了许多和实验密切相关的操作，尤其是灵敏度的选取，决定实验的准确度。

5、做相关的实验，验证温度，激光器的控制电流对甲烷气体吸收的影响，以及甲烷浓度与光声信号强度的对应关系。