在石油钻井、煤层气勘探等过程中,通常使用氢火焰离子化检测仪(FID)作为分析烷烃气体的主要手段,此种仪器具有结构复杂、操作繁琐、造价昂贵、测试周期长、难以连续检测等缺点;而在煤矿瓦斯(甲烷)气体检测中,通常使用电学、电化学类气体浓度检测仪,其灵敏度低、精度差,易中毒。针对以上气体浓度检测仪的缺点,本文在研究气体分子的红外吸收光谱理论的基础上,以集成24位ADC的单片机ADμC845为核心,利用λ=3.31μm的中红外光作为激励光,设计和开发了一种红外甲烷浓度检测系统。在系统硬件设计方面,对比选择了红外光源、红外探测器、红外滤光片等器件,提出将光学元器件与气体分析室集成在一个模块上的结构设计方案,减小了系统体积,并对后续放大滤波电路、单片机处理电路、液晶显示接口电路等进行了详细设计;在软件设计方面,对数据采集、处理模块、液晶显示模块以及串口通信模块进行了编程设计,提出了一种有效的数据采集方法,该方法利用单片机发出的脉冲去控制红外光源亮灭,同时控制片上ADC在光源亮灭瞬间对红外探测器的输出数据进行采集。最后,对所设计的检测系统在实验室条件下进行了标定。经过实验室调试运行,所设计的电路达到了很好的效果,放大滤波电路能够有效地滤除环境噪声,检测系统能够稳定运行,能够准确采集数据。该检测系统的灵敏度为200ppm,可测量范围在200ppm~100%,精度达到±0.78%FS,响应时间小于3s。经现场气测录井实验,该系统能够较为准确地测出待测气体中甲烷气体浓度,且克服了FID检测仪的缺点,可代替FID分析仪对钻井液中甲烷含量进行检测。