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近年来,随着科技的进步及经济的快速发展,环境污染问题成为人们日益关注的话题。气体污染作为环境污染的一个重要方面,对工业生产安全及人类的身体健康均构成严重危害。光谱吸收技术的调谐二极管激光吸收光谱（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS）技术与波长调制/谐波检测技术相结合,以其响应时间短、探测灵敏度高、高稳定性等诸多优点,被广泛应用于有毒有害气体浓度检测。本文基于TDLAS技术,提出软件锁相方法代替硬件锁相,并对软件锁相方法中涉及的数学模型及算法进行理论和实验研究。对系统进行仪器化设计,能够对CO、CO2和CH4气体浓度、温度和压强进行同时检测,实现了气体传感系统的多气体、多参量混合传感。本文的主要创新性工作如下:1、基于TDLAS气体浓度检测理论,本文提出了软件锁相的TDLAS气体浓度检测系统理论模型,理论分析了调制深度、调制频率、相移和系统噪声对软件锁相得到的二次谐波幅值的影响,通过仿真和理论推导得到了软件锁相系统最优调制参数理论值。2、基于针对非平稳非线性信号进行时域分解的经验模态分解（EMD）理论,本文提出了一种EMD-FCR算法用于系统信号去噪,以提高系统检测精度。将本算法与其他常用滤波算法进行了比较,结果表明,本算法大大提高了解调信号的信噪比,将系统的检测下限从原来的18ppm降低到2ppm,降低近一个数量级。3、针对气体吸收线存在部分重叠的现象,本文构建了重叠光谱拟合的数学模型,提出了一种重叠光谱分离算法,用于分离CO和CO2的重叠光谱,实现了单个DFB激光器电流调谐下的CO和CO2两种混合气体浓度的同时检测。4、本文提出基于气体吸收线线宽的温度和压强测量的方法。通过测量不同温度和压强下气体吸收线线宽,即可推算出待测气体的温度和压强。结合上述同时对多种气体检测研究,以及气体的温度和压强检测方法研究,本文对多种混合气体、多参量进行同时检测,实现了基于软件锁相的混合式传感。