甲烷是大气的主要污染物之一,严重危害人们的生命安全,据悉,当空气中甲烷的浓度达到百分之十时,人体就会产生严重不适,甚至影响生命健康。因此,找到一种便捷,高效且实用的检测甲烷浓度的方法极为重要,由经典的郎伯-比尔定律可知,光谱吸收法对于甲烷的检测具有其独特的优势,能够实现甲烷的低浓度、高精度测量。本文以光谱吸收法为主线,展开系列研究,将光路模块设计、硬件电路模块设计、软件信号处理三者相衔接,依次进行研究设计,最终构成了一套完整的甲烷浓度检测系统。分别对以下工作进行研究:(1)对甲烷光谱吸收理论进行分析,根据甲烷分子的性质和光谱理论,选择适合甲烷检测的线性和线宽,然后根据光谱吸收波段的确定,选择合适的光源,并进行差分式检测的光路设计。(2)搭建整体模式的甲烷浓度检测系统,将它主要分为三个模块:光路模块、电路模块、信号处理模块。分别对三个模块进行设计,利用光子晶体光纤和全反棱镜的有效结合,设计出可实现气体双光路浓度检测的气室,并对接收信号进行硬件电路和软件编程的处理,提高实验结果的精确性。(3)将小波去噪和经验模态分解去噪分别应用到测量的实验结果中,选取不同的评价指标对比它们的优劣性,从而确定经验模态分解的去噪效果更优。并且将去噪后的数据进行多次实验分析,验证了数据的有效性,进而验证了系统的可靠性。(4)应用支持向量机神经网络实现甲烷浓度的等级预测,通过实验验证其预测的可靠性,实现了在不需要知道精确浓度,只需知道一定浓度范围下的准确预测,并设计出基于GUI的甲烷浓度等级预测的人机交互界面,便于更加直观的观测甲烷浓度等级变化,及时采取措施,降低损失。