随着当今社会的快速发展与经济的大幅进步,人们的生活也悄然地发生着变化。甲烷作为一种清洁能源被人们广泛使用,但甲烷在带给人们便捷的同时也会威胁到人们的生命财产安全,尤其是煤矿中的瓦斯爆炸以及天然气管道传输泄漏时有发生。因此设计出响应速度快、灵敏度高的甲烷传感装置具有着重要的实际应用意义。在甲烷传感器中光纤传感器具有更加安全、使用寿命更高的特性,在经过对国内外甲烷光纤传感器现状的研究后,本文提出了一种基于反射式气室甲烷光纤传感单元的设计方案。根据气体光谱吸收特性,确定了单波长双光路的总体结构形式,通过对原理公式的推导建立了系统模型并进行了仿真。本文通过对反射式气室的研究设计增加了气体在气室中的有效光程,利用单根光纤传输信号的方式降低传感器成本,适用于长距离检测,并为后续分布式光纤传感系统提供了佐证。在此基础上,本文采用了软件硬件结合的方式对后期微弱信号进行了处理,前置放大电路对有效信号进行放大后通过数据采集卡转变为数字信号,然后利用LabVIEW软件程序完成信号数据的处理,增强了气体传感系统的柔性。经过实验结果数据分析,本文提出的甲烷光纤传感单元具有良好的灵敏度、精确度,为后续的甲烷光纤传感技术提供了基础及依据。