温室效应导致的全球气候变暖成为人类面临的主要环境问题之一,我国已将碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局。目前燃煤电厂排放的CO2在全国碳排放总量中占比超40%,降低煤电和提高能源利用效率是重要的碳减排途径。CO2是锅炉排放烟气中主要的温室气体,CO作为主要的不完全燃烧产物可以反应锅炉燃烧效率,因此实现CO2和CO精准在线监测对于碳减排政策制定与锅炉低碳运行具有重要意义。可调谐激光吸收光谱技术（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS）相比传统的CO和CO2气体检测技术,具有非接触式、高分辨率、高选择性、响应速度快等优点,可实现在线、快速和高精度气体检测,适合用于气体成分复杂、环境恶劣如锅炉排放烟气测量。本文针对锅炉排放烟气中包含高浓度CO2和低浓度CO这一研究背景,开展了利用单个激光器实现大浓度差CO和CO2同时测量,以及为提升同步测量精度的数字滤波降噪技术的研究。首先介绍了TDLAS技术气体检测基本原理,包括直接吸收光谱技术和波长调制技术检测过程,设计并搭建了基于TDLAS的CO和CO2光谱同步测量实验系统。然后利用设备简单且具有免标定优势的直接吸收光谱技术测量了CO2气体,为进一步简化系统提出了基于直接吸收峰峰值标定的气体浓度反演方法。随后参考烟道尾部烟气环境利用TDLAS系统进行实验验证,并与传统吸光度积分法的测量性能进行比较。在此基础上,为了实现低成本的大浓度差CO2和CO同步测量,提出了单个1580nm激光器和二次谐波检测技术相结合的测量方案,在0.01%～5%CO和0.5～10%CO2范围内配比了11组不同浓度（浓度差最高达到200倍）的多组分气体进行实验研究。然后研究了不同数字滤波技术对大浓度差下多组分气体同时测量的降噪效果,获得了适用于该测量方案的最优滤波方法。研究结果表明db3小波函数2层分解是最佳滤波方法,系统检测限从0.004%降低至0.0025%,CO测量相对误差均方值从7.11%下降至5.18%,CO2从1.28%下降至1.21%。与此同时,幅值波动极差与标准偏差均下降,系统检测限、测量精度和稳定性得到了同步提升,可以满足应用现场的检测需求。