光聲光譜氣體監測儀的檢測原理是基于光聲光熱效應，光聲光熱效應是由于物質吸收一強度隨時間變化的光(能)束或其他能量束而被時變加熱(即加熱隨時間而變化)時所引起的一系列聲效應和熱效應。
 

　　光聲光熱效應是由于物質吸收一強度隨時間變化的光(能)束或其他能量束而被時變加熱(即加熱隨時間而變化)時所引起的一系列聲效應和熱效應。光聲信號是由波長與被測量組分的吸收譜帶相一致的調制光產生的。分子通過吸收特定波長的光子后被激發，受激分子可由下列四種機制釋放能量返回基態：
 

　　①發射光子(熒光)，即輻射去激勵;
 

　?、谡T發一種光化學過程，即光化學反應;
 

　?、叟c氣體中分子相碰撞，經無輻射馳豫過程轉變為相撞的兩個分子平移動能，即加熱;
 

　?、芘c處于基態的同類氣體分子相碰撞，使該分子躍遷激發態，即氣體本身能量的轉移。
 

　　光聲信號是由第三種機制產生的，并受到第四種機制的影響。物質由于無輻射馳豫過程，把吸收的光能部分或全部地轉變成熱能而使自己得到加熱。當入射光強度調制頻率小于該馳豫過程的馳豫頻率，光強調制就會在氣體中產生相應的溫度調制，根據查理定律，封閉的光聲池內的氣體溫度調制，會產生頻率與光強調制頻率相同的周期性起伏。因此，強度時變的光束能夠在氣體試樣內激發出相應的聲壓，用傳聲器就可直接檢測聲信號。