工业革命以来,由于人类大肆向空气中排放二氧化碳等温室气体,已造成全球气候变暖,极地冰川融化,极端天气频发等一系列问题。如何减少温室气体的排放成为全人类亟待解决的问题,而温室气体的浓度监测是节能减排的重要环节之一。用于气体检测的方法可分为传统法和激光光谱法,与传统的气体检测方法相比,激光吸收光谱法有无需采样进行检测,能直接实时监测、操作简便、实验过程易于控制等优势,并具有较高的探测灵敏度,因此是目前应用研究的热点之一。本文在对吸收光谱技术理论研究的基础上,采用长光程吸收和谐波检测技术,搭建了气体检测实验系统,进行二氧化碳和水的吸收光谱研究,并对差分吸收探测电路提出了改进。理论上,研究谐波信号与调制幅度的关系,通过理论计算,得出二次谐波峰值与气体浓度成一定的线性关系。本文采用归一化的二次谐波信号实现免校准测量,此方法可以消去光源波动以及其它光电器件的电流漂移等不稳定性噪声。对激光器的温度和电流调谐特性进行试验,分析频率调制幅度对谐波信号的影响,调节实验参数,在波形最优的情况下进行实验。利用长光程波长调制光谱技术测量了不同浓度的二氧化碳,分别获取其直接吸收以及一次、二次谐波信号。利用Origin软件对采集到的信号进行去背景、拟合等处理。由归一化的二次谐波与气体浓度的关系,计算气体浓度。分析计算浓度与标准浓度的偏差,检验气体检测系统的可行性。并对水分子在12252-12312 cm-1这个弱吸收波段的吸收谱线进行测量,共测到了43条吸收谱线,对测得的数据进行拟合,得到伏格特线宽和洛伦兹线宽,与Hitran谱线数据库的数据吻合较好;将各拟合谱线的中心频率和Hitran库进行比对,偏差较小,验证系统具有较好的探测精度。