合成氨是工业、农业生产的重要原材料,每年全世界需要大量的工业合成氨供应生产。合成氨一般由氮气和氢气在高温高压和催化剂条件下化合而成,而氨气与氢气的泄露都会造成极大危害。因此在工业氨生产环境下检测氨气与氢气泄露浓度具有重要意义。根据工业氨生产的环境特点,分析现有的气体浓度检测技术与多组分气体浓度检测方法,鉴于工业生产环境不易搭建复杂光路,从信号处理角度入手,根据氢气与氨气的气体吸收谱线特征,应用TDLAS技术结合频分复用检测法实现氨气与氢气浓度的同时检测。开发了基于HITRAN数据库接口HAPI的可视化工具远程获取氨气与氢气的光谱数据,用于分析气体吸收谱线特征。设计工业氨生产环境下同时测量氨气与氢气系统,应用SIMULINK工具对该系统的波长调制、频分复用、气体吸收过程、谐波检测进行了仿真分析,验证了系统的可行性,为系统的构建提供模型基础。最后对影响检测系统精确度因素进行了分析,针对调制噪声,提出三级卷积降噪算法并搭建实验平台,以氨气为例进行实验验证,结果表明应用三级卷积降噪算法可使高频调制信号对氨气原始吸收谱线造成的噪声去除率达88.2%,氨气光谱吸收率谱线信噪比由21.09提高至90.16;对浓度5%标准氨气进行5次测量,三级卷积降噪原始信号预处理的反演浓度平均偏差0.0743%,相对标准偏差为1.4%,其反演准确度和稳定性优于db6小波降噪和不降噪处理,该方法可有效去除调制噪声减少系统误差。针对温度变化产生的测量误差,本文基于HITEMP-TDLAS平台仿真分析了浓度与温度耦合变量对氨气吸收光谱特性的影响,采用多项式回归和共享参数全局线性拟合得到温度-浓度耦合变量氨气光谱吸光度关联式,并对该预测模型进行验证,在浓度1%～15%,测量温度263k～333k范围内,反演结果相对误差范围在±0.25%,可以看出应用该技术可有效修正工业氨生产环境中温度变化引起的测量误差。上述两种方法可为提高工业生产中应用激光检测气体浓度系统的精确性提供一定的参考。