在线气体测量分析技术在诸如石油勘探、石油化工、炼钢等工业生产、过程监控中都起到了非常关键的作用,但是由于深层勘测难度大,因此要求更先进的技术。本论文尝试设计一种激光气体拉曼分析仪,用于对混合气体进行检测和分析。该系统能够检测几乎所有种类的气体,精度高、量程范围广、易操作,而且可以在各种环境和条件下进行气体检测和分析。首先,本文论述了研究本课题的背景意义以及创新点,对几种常见拉曼光谱仪的理论知识做了介绍,着重研究了拉曼光谱的组成、特点及应用,从多方面、多层次表明本课题选择拉曼光谱的依据,并分析了拉曼光谱气体检测技术和谐振腔的国内外研究现状,介绍了几种常用的气体检测方法,证明了拉曼气体检测方法的优势性和可行性,表明了本课题研究的目的,为后面实验系统的构建提供了理论基础,突出了新型拉曼气体系统研究的意义和必要性。其次,文中对激光、常见激光器、光学谐振腔等相关理论基础知识进行了阐述,对本课题选用氦氖激光器以及光学谐振腔来构建分析仪的原因做了解释,并从量子理论方面介绍了气体拉曼散射的原理,进一步为搭建气体拉曼光谱分析仪提供了理论依据。紧接着,在一系列的理论研究的基础上,构建气体拉曼光谱分析仪。本仪器采用25mw的He-Ne激光源作为激发光,其波长为0.6328μm,并且利用高反射率的腔镜来搭建谐振腔;利用高反射镜增强来激发产生拉曼信号,利用小孔光阑在气体腔内有效地抑制杂散光,增加了信噪比;采用不同设计的滤光片和透镜组,实现了多窗口多组分的气体拉曼在线检测;通过对光电检测后端的信号采集电路进行小信号放大设计,提高了p A级的检测灵敏度和信噪比,降低了系统的复杂性。最后,选取了石油中常见的六种气体作为被测样品,在一个标准大气压、流量为100m L/min情况下,分别对含待测气体100%、含待测气体0.1%、含100%纯氩气三种类别气体进行测量和定性定量分析。研究表明,该分析仪能有效检测混合气体的气体组分和浓度,待测气体的检测范围均能达到0.1%-100%。