天然气能量计量是当前国际流行、公平有效的计量方式，传统方法利用气相色谱仪分析计算发热量，具有费时、价格昂贵、操作复杂等缺点，难以适应在线测量的需要。红外光谱技术是一种间接测量方法，具有分析速度快、操作简便、准确可靠和易于实现在线多组分测量等优点，已成为气体检测领域最为理想的检测方法之一。本课题创新性地提出了一种基于红外光谱技术的天然气热值分析系统，具有广泛的应用前景，本文主要针对傅里叶变换红外光谱定量分析天然气组分浓度进行了研究，同时对实际测量过程中影响红外吸收光谱的温度和压强因素做了初步研究。论文的主要研究内容和结论有：（1）搭建基于红外光谱的天然气组分分析实验系统并制定详细实验步骤，采集气体红外光谱图。（2）建立了甲烷气体的定量分析模型，通过比较，最终选择的光谱预处理为只对光谱进行均值中心化变换，建模波段选择甲烷的主、次吸收峰区域，分别为3220.593-2591.902cm^-1和1403.947-1184.098cm^-1，在此情况下建立的PLS预测模型效果最佳，模型相关系数R为0.99915，校正均方根误差RMSEC和预测均方根误差RMSEP分别为6.16和11.3，相对误差不超过4.85%。（3）不进行其他光谱预处理，仍然选择上述建模区域，同时建立天然气其中三组分的PLS定量分析模型，其中甲烷、乙烷和丙烷的R分别为0.99811、0.99552和0.99878，RMSEC分别为20.8、25.9和13.3，RMSEP分别为20.6、27.6和9.02，结果表明所建模型的精度和稳定性达到了预期要求，能够满足实时在线测量天然气组分的需要。（4）由于测量管道中天然气的温度和压强是不断变化的，对它们和红外光谱之间的变化规律进行了实验研究，从实验数据得出光谱数据和温度压强之间的线性程度非常高，在一定范围内，一定浓度的甲烷（或乙烷）红外光谱的谱带吸收强度和宽度随温度和压强的升高而增大，吸收峰面积与温度和压强变量之间均近似成线性关系。研究结果对提高定量分析的精度和谱线分析都具有重要参考和工程应用价值。