高灵敏度的痕量气体传感器在载人航天领域有着迫切需求,而目前在载人航天领域应用较多的电化学类型和半导体类型的传感器存在着灵敏度差、稳定性差和寿命短等缺点。而基于石英增强光声光谱(QEPAS)技术的气体传感器具有探测灵敏度高、响应时间快、系统体积功耗小、环境适应性强、适用场合多等优点。乙炔(C2H2)是一种常见气体,在航天生命保障系统、变压器故障诊断和工业生产领域具有重要用途。鉴于此,本论文致力于开展基于QEPAS的C2H2气体高灵敏度传感技术的理论和实验研究。本文首先介绍了国内外QEPAS技术的发展现状,并对目前报道基于QEPAS技术的C2H2气体探测进行了调研。其次介绍了QEPAS技术的基本理论,从Beer-Lambert定律出发,介绍了气体吸收的基本原理,对波长调制及谐波探测原理进行了理论分析,推导计算了各次奇次和偶次谐波波形,并对激光波长调制深度进行了理论计算。同时,对QEPAS技术中的信号强度S和热噪声Vrms的表达式进行了推导,获得了增强传感器信号幅值的途径。最后,对进一步增大传感器信号的腔增强型QEPAS技术进行了阐述。这些理论研究将为后续各章高灵敏度QEPAS技术的获得提供指导作用。在实验研究部分,首先选择C2H2在1530.37 nm处的吸收谱线,采用单模光纤耦合输出的分布反馈半导体激光器作为激发光源,选用了共振频率较低的30.72 k Hz石英音叉,提高声波积累时间,进而提高QEPAS传感器信号强度。对系统进行一系列参数优化之后,获得的最小探测极限为2.7 ppm,归一化噪声等效吸收系数为4.75×10-8 cm-1W/Hz1/2。最后,实验探究了激光输出功率对系统探测性能的影响,在已有实验系统的基础上添加掺铒光纤放大器(EDFA)进行激光功率放大,激光器最大输出功率达到1500 m W,进行了基于QEPAS技术的C2H2痕量气体高灵敏度检测研究,最终得到此QEPAS系统的最小探测极限为33.2 ppb,计算得到的归一化噪声等效吸收系数为3.54×10-8 cm-1W/√Hz。与未添加EDFA的系统相比,探测极限提高了近两个量级,这就验证了采用EDFA功率提升的方法可大幅改善QEPAS传感器系统检测性能。