光声腔作为光声光谱检测系统的重要组成部分，其结构是影响光声光谱检测系统灵敏度的重要因素之一。考虑到光声光谱检测系统小型化、便携式的趋势，本文以圆柱形光声谐振腔为研究对象，在光声腔总长度一定的情况下，通过对光声谐振腔模型进行有限元分析，研究谐振腔与缓冲室结构布局对光声腔性能的影响。结果表明，当谐振腔长度一定时，两端缓冲室对称分布时可获得的声压信号最大；使缓冲室左右对称，保证光声腔总长度不变，改变缓冲室长度，谐振腔品质因数Q随着缓冲室的长度增加而增加；特征频率随着缓冲室长度增加先增加后减小，在L_buff=70 mm处达到最大值2110 Hz；共振状态下声压信号在L_buff=40 mm时达到最大值5.61×10^-6 Pa。

为了对电力场所SF6气体浓度进行有效监测, 采用光声光谱气体检测技术, 基于波长可调谐CO2激光器, 设计了一套大气环境下的SF6痕量气体检测系统, 并提出一种差分光声光谱技术以提升光声系统的检测灵敏度。结果表明,所设计的SF6气体检测光声系统的共振中心频率为1066Hz, 品质因数为32.04, 光声池常数为89.74Pa·m·W-1; 利用单谱线光声法, 在激光谱线10P12处检测SF6气体的灵敏度为0.06×10-6(体积分数); 采用差分光声光谱气体技术后, 在激光谱线10P12和10P16处3W强度调制光的照射下, 光声系统的灵敏度提升到0.02×10-6(体积分数)。差分光声光谱技术能有效降低噪声影响, 提升光声检测系统的灵敏度, 具有一定的实用价值。

光声腔的性能是决定基于光声光谱学的微量气体检测系统灵敏度的重要因素之一，光声腔的设计是建立光声光谱气体检测系统的关键环节。基于光声光谱技术及声学理论设计了一种长度可调的一阶纵向反馈谐振式光声腔，通过实际测量的方法直接得到谐振频率，有效避免了重复计算过程和制造过程中产生的误差，使测量更便捷，提高了系统检测灵敏度。建立了光声光谱气体检测系统，实验分析了谐振腔长度、光声腔长度以及光源功率对光声信号的影响，并测得系统信噪比为39.5，检测灵敏度为2.78×10-6。