可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）是通过检测气体吸收透射光强的变化来获得待测气体的光谱特征,具有高灵敏度、高分辨率、高选择性、实时响应和非接触式测量等优点,因此在痕量气体探测领域得到了广泛的应用。然而,TDLAS系统的灵敏度,尤其是搭载多光程池的TDLAS系统,容易受到标准具效应的影响。使用数字滤波的方法可以有效抑制标准具效应引起的干涉噪声对光谱信号的影响。因此,本文使用Airy函数精确的描述了光谱信号中的干涉噪声,并且发现干涉噪声可以通过小波降噪法和经验模态分解（EMD）降噪法实现有效抑制,并引入了均方根误差来衡量干涉噪声的抑制情况。通过对haar,fk18,db02和coif1等小波基函数进行滤波,得到最佳的小波基函数为fk18,最佳分解层数为13层。此外,通过仿真还获得了多次EMD降噪的降噪次数。通过傅里叶低通滤波法,多次平均,小波降噪法和多次EMD降噪法分别处理由直接吸收法和波长调制二次谐波法（WMS-2f）测得的CO₂光谱信号,结果表明只有小波降噪法和多次EMD降噪法有能力抑制光谱信号中的干涉噪声。通过小波降噪法和多次EMD降噪法处理后的WMS-2f信号探测极限分别为7 ppm和35 ppm。为进一步验证这两种降噪法的普适性,我们对不同温度、压强条件下光谱信号分别进行处理,发现小波降噪法和多次EMD降噪法均可以显著降低光谱中的干涉现象,提高系统的探测灵敏度。基于现场可编程门阵列（FPGA）的片上系统设计了一种基于近红外吸收光谱的便携式痕量氨气测量传感器。为了提高气体的吸收光程和抑制氨气吸附性的影响,气体吸收池使用温度可调的多光程池,其光程长为15 m。通过使用自制的电路系统和集成化光学系统,使得整个系统的物理尺寸为43×18×16 cm³。为了避免焦化厂烟气中二氧化碳,水以及其它微量气体的影响,选择1.51μm附近的氨气吸收线。使用波长调制免校准技术抑制激光器的漂移噪声以及非吸收损耗等影响,提高系统的鲁棒性。为了抑制氨气吸附性的影响,根据氨气的温度依赖性曲线,得到在415 K条件下NH₃的吸附性最小。通过Allan方差分析得探测极限为0.16 ppm,响应上升时间和下降时间分别为4.5 s和3.7 s。利用该装置测量了焦炉烟气选择性催化还原过程中氨气浓度,验证了该激光光谱传感器可以用于氨逃逸的监测。