石英音叉增强型光声光谱(QEPAS)是近十年来才发展起来的一项新技术，它的显著特点是利用石英音叉和微型共振管组成的光谱测声器探测模块代替传统光声光谱中的麦克风及光声池，来实现对光声信号的高灵敏度探测。本论文围绕QEPAS技术相关理论及应用展开研究。　　 论文从光谱测声器模块的优化设计、光谱测声器构型分析及微型共振管理论模型的建立、利用低成本的宽带激光光源实现痕量气体的高灵敏度探测等方面开展研究，主要研究工作与创新点如下：　　 系统地研究了QEPAS技术的基本特性，包括石英音叉的压力特性、系统响应时间、最佳光路布置和QEPAS技术的工作模式等；　　 建立了微型共振管的理论模型，结合实验，利用该模型优化设计了双管同轴和离轴光谱测声器探测构型的最佳参数；　　 提出了单管同轴探测构型及其理论模型，分析计算了该构型中微型共振管的最佳参数，研究了单管同轴和双管同轴探测构型的相互关系；　　 提出了基于T型共振管的探测构型及其理论模型，优化设计了该构型的最佳参数，与单管同轴、双管同轴、离轴和无共振管几种探测构型的对比研究表明，该探测构型是最有应用潜力的一种，它具有光路调节方便，对光源光束质量的要求较低等优点，其探测灵敏度与双管同轴构型基本相当，且基于该构型的气体传感器易于工业化生产；　　 首次采用宽带蓝光激光二极管为激发光源，实现了QEPAS探测痕量NO2的浓度，在7mW激光功率、1s积分时间下，最小可检测浓度达到了18ppbv。在此基础上，利用～120mW的高激光功率和1s的积分时间，将NO2最小可检测浓度提高到了～3ppbv，该项研究成果为发展低成本、低功耗的痕量污染气体探测网络提供了一种新的技术手段。