痕量气体通常是指体积浓度在百万分之一以下的气体,对痕量气体进行检测在诸多领域中都具有十分重要的应用,例如,在医学领域中,对人体呼出气体中的一氧化碳浓度进行检测可以诊断某些呼吸系统疾病;在电气领域中,对电路中的乙炔气体进行检测可以判断电路中的低压放电故障;在工业领域中,对生产或使用的易燃、易爆、有毒等气体进行实时监测可防止一些危险事故的发生,因此提升痕量体检测灵敏度也将会促进这些应用技术的发展。光声光谱(Photoacoustic Spectroscopy,PAS)技术因其具有优秀的检测性能、良好的系统稳定性以及较大的动态范围大等优点而被重点应用在了痕量气体检测方面,PAS技术通过探测目标气体吸收光学能量后产生的声信号的强度来获得气体的浓度信息,在相同的气体浓度下,气体吸收的能量越多,光声信号就越强,系统的检测灵敏度也就越高,因此针对这一特性,本文对基于吸收增强的光声光谱痕量气体检测技术展开了研究。首先,本文对PAS技术的相关理论进行了介绍,以气体分子的能量组成为出发点,分析了气体分子产生红外吸收的原理与条件,进而阐述了气体对光学能量的吸收定律以及各线型函数的选择,最后对PAS的基本原理和基于PAS的气体传感系统进行了介绍。然后,本文对PAS系统中的波长调制技术以及课题中使用的光声池内的声场分布进行了仿真研究。通过公式推导,得到了谐波信号与调制系数的函数表达式,并使用仿真软件对不同调制系数下的2f信号进行了绘制,最终得到了调制系数的最佳值。在声场分布的仿真研究中,介绍了光声池的内部构造以及声波在一维共振管中产生共振的条件,随后使用COMSOL软件仿真计算出了光声池内的声场分布,最终通过仿真结果分析了光声池内声波的驻波场模式并验证了光声信号的最佳探测位置。最后,本文对基于吸收增强的光声光谱痕量气体检测技术进行了实验研究,分别设计并搭建了基于双程吸收、基于高功率激光及多程吸收以及基于中红外量子级联激光器(QCL)的PAS痕量气体检测系统,各系统分别通过使用增加气体的吸收长度、提高激光器的输出功率以及在中红外光谱区即气体的基频吸收带对痕量气体进行检测的方法实现了气体对激光能量的增强吸收,从而提升了传感系统的检测性能,并且最终通过实验也证明了各系统均有良好的浓度线性响应。