近年来矿井瓦斯爆炸事件频发,对矿工安全和国家财产造成很大危害。矿井瓦斯气体是矿井中由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体。现有的瓦斯检测器多以主动探测为主,需安检人员近距离携带检测,会造成人身的二次危害,并且瓦斯气体检测系统多是接触式探测,布置不够灵活,不能全面反映矿井内所有位置有毒有害气体的浓度,无法及时发现裂隙泄露和工作面泄露。本文根据成像干涉原理,提出被动遥感探测矿井瓦斯气体的浓度和温度的原理和方法。首先,探测瓦斯气体的温度应用分子“转动谱线测温法”原理,根据分子达到动态平衡时的转动温度来测定实际气体的温度,本文从理论上导出分子的振转光谱与瓦斯气体的温度、浓度的关系,通过对矿井瓦斯气体中最常见4中气体的分子O₂、CO、CH₄和C₂H₂的谱线分析研究,最后选取了O₂和CO作为目标探测源。分别选取O₂和CO在500K附近的5个温度(500K、510K、520K、530K、540K),运用IDL编程,得出了不同谱线经过滤光片后的强度分布,可以区分温度间隔10K的光强,亦即我们设计的仪器的温度探测精度为10K。根据所选滤光片参数,得到相应匹配的滤光片透过率廓线,建立了成像探测系统测温测浓度的理论模型。其次,对被动遥感成像探测瓦斯气体的成像探测光学系统进行了仿真,在计算出成像探测仪器各器件参数基础上,利用ZEMAX软件,对成像探测系统的光路进行了追迹,设计了符合条件的最佳成像探测系统。给出成像探测系统的光学元件参数数据表格、3D立体图、全视场点列图、扇形图和调制传递函数MTF(Modulation Transfer Function)图。结果表明:奈奎斯特频率处的子午方向MTF=0.76、全视场弧矢方向的MTF=0.69,中心视场的MTF=0.75。这些MTF结果说明该成像探测系统的成像效果较好。最后,本文还针对该成像系统中所涉及的菲涅尔透镜进行了MTF的理论计算,通过对成像探测系统各部分器件的MTF计算,导出该系统整体MTF表达式,得到奈奎斯特频率处系统的MTF=0.8319。理论计算的MTF值和系统优化的MTF值基本一致,确保了光学系统的成像质量。