微量痕量气体实时检测在工业过程控制分析、矿业开发等领域越来越重要。而光纤气体传感技术凭借着耐高温、抗辐射和轻便等特点得到广泛的研究和应用,其中石英音叉增强型光声光谱技术（QEPAS）就是代表性的光声光谱气体传感技术。该项技术通过将声学共振管与石英音叉配合使用以达到增强光声信号的效果,从而提高系统的探测灵敏度。传统声学共振管又分为共轴和离轴两种,其中共轴共振结构对激光光束具有较高的要求,并且调整极其不易,而离轴共振结构则可以巧妙的避免激光光束准直的问题,但是传统单离轴结构对系统检测性能提升较低。因此如何优化声学共振结构提升系统信噪比与实现传感器的实时检测成为学术界的研究热点。本文提出基于多离轴共振管结构的QEPAS传感器,采用多离轴共振管实现光声信号增强,同时实现气体吸收中心波长的锁定,减少测量时间,通过累加平均算法进一步降低噪声。该传感器与传统检测系统相比,具有检测时间短,探测灵敏度高等优点。研究中通过光声光谱原理与基础电路知识设计并搭建QEPAS检测平台,依据离轴光声光谱技术特性,提出了两种新型离轴共振结构方案:一种是单管双侧共振结构,另外一种是双管双侧共振结构。通过微型声学共振管结构理论分析和特性研究,确定了两种共振结构的最佳尺寸参数。本文实验以水蒸气为样本气体对两种新型结构进行性能测试,并将所得光声信号进行对比分析,实验显示单管双侧共振结构信号相比裸露音叉信号提升了19.38倍,而双管双侧共振结构信号相比裸露音叉信号提升了26.8倍,实验结果证明所设计多离轴共振管可以极大提高系统检测灵敏度。为了进一步提升多离轴共振结构系统信噪比,解决传统扫描法在光声系统中检测时间较长的缺陷,本文基于气体最大吸收强度实现气体吸收中心波长的锁定,并通过降低锁相放大器带宽和采用累加平均算法提出一种新型检测方法,文中称之为稳频法。本文通过实验将稳频法与传统扫描法进行对比分析,实验显示稳频法系统信噪比比传统扫描法系统信噪比提升11倍,实验结果证明稳频法在光声光谱系统中具有巨大潜力。