天然气水合物作为一种有广阔发展前景的新型非常规能源,能量密度高、可采规模大、分布范围广,被称为“二十一世纪最清洁的能源”。我国的天然气水合物资源总量极其丰富,作为重要的战略资源,天然气水合物开发前景广泛。因此,对高分辨率天然气水合物物探传感器进行设计与研究对天然气水合物的资源利用具有十分重大的意义和价值。金属氧化物半导体式气体传感器与其它类型气体传感器相比,具有灵敏度高、响应-恢复时间快、制备工艺简单、制造成本较低等优点,厚膜型气体传感器的优点更加明显,本课题设计及研究的就是基于二氧化锡基厚膜型的高分辨率天然气水合物物探传感器。针对新型天然气水合物物探传感器的设计及研究,本论文开展的主要工作如下:（1）系统总结二氧化锡气敏材料物理吸附与化学吸附机理,以二氧化锡在氧化性或还原性气体中发生不同反应的机理解释了二氧化锡电阻值变化的本质。（2）在测量电导理论基础上重新设计电极排列形式,保证新型电极与传统叉指电极形成的Sn O2电导计算值相同。对新型电极与叉指电极形成的Sn O2基体采用静力学及CFD分析,两种分析情况下标明新型电极Sn O2基体性能优于叉指电极Sn O2基体性能。（3）基于有限单元法,使用ANSYS Workbench平台下的响应曲面优化分析工具对天然气水合物物探传感器传感头外壳进行了优化设计。对天然气水合物物探传感器壳体进行了设计和耐压强度分析,仿真结果满足耐压强度设计要求。分析了厚膜型天然气水合物物探传感器的工作原理,建立了天然气水合物物探传感器参数化模型,对整体结构和关键部件进行了强度分析。（4）分析了水下甲烷气体在线监测标定装置的设计方案,采用电压检测法对气敏元件的性能进行测试,完成了气体检测装置结构设计,开展了天然气水合物物探传感器综合性能实验研究,得到了新型厚膜型天然气水合物物探传感器的灵敏度、时间特性、重复性和长期稳定性等关键性能参数。