气体的传感与监测广泛应用于工业检测、环境监测、矿井安全等多个重要领域,现阶段气体传感器受检测灵敏度低、寿命短、价格昂贵等因素限制了其在安全检测领域大规模使用。伴随着光纤和光通信技术日益成熟,光纤以及相关器件的成本不断降低,光纤传感器的研究逐渐被引进。由于光纤气体传感器相比传统气体传感器抗交叉干扰强、便于组成具有功能一体化的光纤传感网络系统、更加安全等优势,因此光纤气体传感器的研究有着十分重要的意义。本论文基于光谱吸收理论,对可调谐激光吸收光谱检测法（TDLAS）进行理论分析、仿真研究和实验验证。根据谐波检测理论在MATLAB中建立甲烷气体检测仿真系统,基于该仿真系统对三个方面进行仿真研究:一是提出改进型拉伸平滑处理的非线性扫描波形的甲烷气体检测技术;二是引入了半波扫描波形代替传统的全波扫描波形,并对半波扫描波形进行了仿真分析;三是考虑到温度和压强对气体线型的影响,分别进行温度和压强对谐波波形的变化进行仿真。仿真结果表明,改进型非线性扫描技术可以提高系统信噪比（SNR）和提高甲烷检测灵敏度;半波扫描方式可以降低系统采样率,此外,气室温度和压力变化可以被在线监控,同时可以观察到二极管激光器的波长偏移。结合非线性扫描仿真分析,本论文介绍了基于谐波检测技术的甲烷气体检测系统的搭建,包括器件选型、电路设计、软件开发,为实现一种多通道气体在线监测的方案,甲烷检测系统引入1×8通道光开关,并对光开关进行软件调试。通过实验搭建甲烷气体检测系统,进行甲烷气体浓度定标测试,得到不同扫描信号下二次谐波和气体浓度的拟合关系,实验结果表明,采用拉伸平滑处理后的扫描信号,系统基底电学噪声明显降低,探测系统在1%甲烷气体浓度测试环境下信噪比提高约15.49d B,有效的提升了TDLAS气体探测系统的性能。与传统TDLAS技术相比,本论文采用的圆弧平滑拉伸技术对任意锯齿波或三角波形式的扫描信号都具有普适性,且基本不增加数据算法成本,可以有效的提高系统的测量精度和灵敏度,具有明显的实际应用价值。