变压器油中溶解故障特征气体成分及含量是反映电力变压器故障及老化状态的重要特征量,光声光谱气体检测技术是实现该特征量分析的有效手段。目前常用的气体光声光谱检测法气体需求量大、采用电麦克风检测气体光声信号易受到现场强电磁环境的干扰等,严重制约了光声光谱气体检测的良好应用。论文开展了基于全光解调的变压器故障特征气体双谐振及多光程光声光谱检测方法研究:基于光声信号产生机理,分析了光声信号强度的影响因素,设计优化了气体光声池;研究了基于法珀干涉强度解调的全光解调方法,针对该方法中存在的工作点（Q点）易漂移导致测量不稳定的问题,开展了基于波长调谐的Q点自追踪解调法以及基于腔长调谐的主动腔长控制解调法研究;建立了基于悬臂梁光纤声传感器的双谐振光声光谱气体检测方法和基于膜片式光纤声传感器的多光程光声光谱气体检测方法,实验研究了其对变压器4种典型故障特征气体的检测特性。论文的主要工作有:（1）深入剖析了气体光声信号产生机理,研究计及声能损耗的光声信号解析解以及影响光声信号强度的不同参数;研究一阶纵向简正模式光声池的池常数、共振频率以及品质因数与光声池尺寸之间的解析关系,建立有限元模型验证了光声信号解析解的准确性;获得了不同尺寸的缓冲室对谐振腔光声信号的影响规律,设计优化了光声池结构,仿真计算结果表明,在光声信号损失不超过20%的前提下,光声池气体需求量减少为原来的20%。（2）研究并建立了基于法珀干涉强度解调的光声光谱全光解调方法,针对该方法存在的Q点漂移导致测量不稳定的问题,分别研究了通过稳定干涉信号直流分量并基于波长调谐的Q点自追踪强度解调方法,以及通过改变干涉腔温度并基于腔长调谐的主动腔长控制解调方法,实验室搭建了相应的解调模块并进行了稳定性测试。（3）基于（1）以及（2）中Q点自追踪强度解调法,设计并制作了优化缓冲室结构的谐振光声池,研制了悬臂梁光纤声传感器,建立了基于悬臂梁光纤声传感的双谐振增强光声光谱气体检测方法并搭建了平台,结合掺铒光纤放大器功率增强和波长调制与谐波检测,进一步提高了检测信噪比。实验获得了变压器4种典型故障特征气体C2H2、CH4、CO、CO2的稳定检测下限为:2.0×10-3、5.2×10-2、1.1、1.4（单位μL/L）,可满足微量气体光声光谱实验室离线分析的需求。（4）提出了光声光谱多光程光声信号增强方法,基于（1）以及（2）中主动腔长控制解调法,设计并制作了基于环形多反腔的微型非共振光声池和膜片式光纤声传感器,建立了基于膜片式光纤声传感的多光程光声光谱气体检测方法并搭建了平台。获得了C2H2、CH4、CO、CO2 4种气体的稳定检测下限为:1.4×10-2、0.15、4.2、7.6（单位μL/L）;并通过实验验证了平台抗振动、噪声干扰的能力,可满足微量气体光声光谱现场在线监测的应用需求。论文研究为变压器油中溶解故障特征气体光声光谱检测提出了基于全光解调的双谐振及多光程增强方法,可望有效提升光声光谱气体检测水平。