空气中有害微量气体会导致环境恶化还会影响人体健康,因此对空气中微量气体的检测具有十分重要的研究意义。可调谐半导体激光器吸收光谱（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS）技术是微量气体检测的一种高效方法。但是在TDLAS检测系统当中会存在噪声的干扰,使最后的检测结果存在一定误差。基于TDLAS传感器的噪声抑制问题,本文提出了一种变分模态分解和小波变换相结合的降噪方法。在仿真方面,本文首先对TDLAS系统进行数学建模,模拟了从衰减的光信号中提取出二次谐波信号的过程。之后提出一种基于变分模态分解与小波阈值函数降噪（Variational Mode Decomposition and Wavelet Threshold Function for Denoising,VMD-WTFD）新型算法。在变分模态分解部分,讨论了平衡参数与含噪信号的噪声水平之间的关系,提出了最佳平衡参数的选取方式。在小波阈值函数降噪部分,本文构建了带有调节因子的新型阈值函数,其调节因子能够让阈值函数在硬阈值函数和软阈值函数之间任意切换。另外,将小波分解后各层的噪声能量作为权重,在阈值估计公式中添加噪声权重因子去提高小波变换的降噪性能。之后进行了已有降噪算法以及VMD-WTFD对不同调制度下不同噪声水平的二次谐波信号降噪能力的仿真,并将相应降噪信号与原始标准二次谐波信号的峰值、峰位、峰谷值的误差以及信噪比等对比分析。结果表明本文VMD-WTFD算法在信噪比和恢复原始二次谐波的峰值、峰位等方面都优于现有其他几种算法。在实验方面,搭建了短光程的实验平台测量高浓度的CO2的直接吸收信号和二次谐波信号,对直接吸收信号采用VMD-WTFD算法降噪再减去基线,得到直接吸收线型,再对其进行Lorentz函数非线性拟合,拟合度为0.99865,表明通过本文方法降噪的直接吸收线型在反演浓度方面具有可靠性。之后利用反射镜搭建了长光程的实验平台测量空气中CO2的二次谐波,再采用STM32的数模转换模块将光电采集信号转化为能够算法处理的数字信号。最后,利用VMD-WTFD算法对多个浓度的CO2的二次谐波信号进行噪声消除,对二次谐波幅值与浓度之间的线性关系进行拟合,其拟合度达到0.99902。