近年来,随着科技的进步和工业经济的飞速发展,人们活动已渗透至社会生产的各个领域。但是在发展的背后存在存在一些亟待解决的问题,特别是环境污染和工业安全生产一直是社会关注的重点。而在环境污染中引起温室效应的主要气体甲烷,以及甲烷气体给煤矿安全开采带来的严重威胁,使得对甲烷气体的实时监测显得尤为重要。本文针对传统甲烷气体检测技术的不足,引入近年来迅速发展的非接触式光学气体检测技术-可调谐二极管激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)技术,设计了一种基于TDLAS技术的甲烷浓度实时监测系统。本监测系统以朗伯-比尔定律为理论基础,结合TDLAS技术用于气体检测中的相关理论,对TDLAS气体检测中的关键技术进行研究。其中包括频率调制光谱学技术、谐波检测技术,以及对气体检测结果有较大影响的光源和气室结构两个重要因素,提出光源选型、测定方案和气室结构的设计方案。并在Matlab软件平台下对TDLAS技术气体检测原理和调制参数对检测的影响两方面进行仿真,以便为监测系统设计提供参数设置参考。然后在上述理论基础和研究分析上完成监测系统的总体设计,包含硬件设计和软件设计。最后,在此监测系统平台上选用不同浓度的甲烷气体标气进行实验和标定,对常温和变温测试结果进行研究分析,加入温度补偿技术,使得测试误差明显降低,基本实现了对甲烷气体浓度的实时监测。