红外激光光谱技术是一种具有高灵敏、高分辨率和快速测量特点的痕量气体检测技术，在环境监测、工业过程控制等许多领域得到了广泛应用。红外激光光谱痕量气体或弱吸收气体测量中，吸收信号较为微弱，易受噪声干扰，需要进行微弱信号的提取。相敏检测技术作为一种有效的微弱信号检测方法，是波长调制测量系统中的重要环节，用于抑制干扰和噪声，提取吸收信号的谐波分量。　　本文针对进气道超音速气流中氧气质量流量快速、小型化检测设备的需求，开展了数字化相敏检测方法研究及系统设计。采用数字信号处理方法利用计算机软件实现相敏检测，解决了传统模拟相敏检测存在的温度漂移、测量精度有限的问题;采用正交矢量型结构，解决了单通道相敏检测中需对参考信号进行可变移相的问题;通过数字化相敏检测电路设计，解决了小型化锁相模块中响应频率低的问题。设计了基于TDLAS波长调制光谱的相敏检测系统，实现了波长调制光谱谐波分量的提取。围绕设计方案，从算法仿真、硬件电路设计、FPGA逻辑设计和上位机编程四个方面对相敏检测系统的实现过程进行了介绍。通过搭建实验平台，对设计的系统进行了指标验证和性能优化。实验分析了不同调制系数下谐波信号的变化，总结了调制参数对二次谐波的影响规律，为红外激光光谱系统激光器调制参数的优化提供了依据。