光谱吸收型气体传感器是目前光学式气体传感器市场中发展最为成熟的,且在市场中占有很大份额。其中可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）以其可调光源扫描范围、响应时间短、灵敏度高、工作稳定、制作相对简单、成本相对低廉的特点成为气体检测光谱吸收型传感器的主流工作原理。本文选择利用TDLAS技术,通过波长调制谐波检测的方法对进行CH₄、NH₃、CO、NO四种气体识别与浓度检测研究。本文首先从气体吸收光谱入手,介绍了气体吸收光谱在光谱吸收型气体传感器工作时的原理和作用,接着从三种光谱吸收检测技术入手,分析对比了直接吸收检测技术、波长调制谐波检测技术以及光声光谱检测技术的工作原理,特点以及缺陷。根据三种检测技术的响应时间、灵敏度以及成本对比分析,选择了光谱吸收型气体传感器的主要检测原理依据时波长调制谐波检测技术。本文从光谱吸收型气体传感器的重要组成器件入手,并将其划分为光学模块、电学模块与数据处理模块。其中光学模块的主要器件有光源、光学吸收池以及光电探测器;电学模块包括对光源进行波长调制的电流调制电路、温度调制的温度控制器、对光电探测器的输出电信号的锁相放大电路、低通滤波电路以及采集到的信号与上位机的传输;数据处理模块包括气体识别的设计以及气体浓度检测的算法设计。经过对这三大模块的深入研究,选择了DFB激光器作为光源发射特定波长的光,怀特型吸收池作为光学吸收池来进行气体的吸收,热释电探测器作为光电探测器接收光信号的的变化并转化为电信号,选择的光电探测器可在输出信号前初步放大电信号;电流调制电路利用三角波和正弦波叠加调制注入电流,并采用时分复用的方式将调制后的信号传输到激光器,同时对温度控制选用TEC热电致冷器;通过设计锁相放大电路提取二次谐波信号来进行谐波检测的数据采集工作。最后通过提取的谐波信号进行气体识别与浓度检测的计算。本文设计的气体识别与浓度检测系统进行了实验测试,通过对四种气体的识别与浓度检测,通过气体识别的成功次数占实验次数的比例,得到识别成功率和浓度检测得到的浓度与实际浓度的误差,得到浓度预测的准确率,结果表明该系统恶意进行良好的气体识别与高精度浓度检测。最后分析了系统设计上的未考虑到的地方,并对检测系统的性能提出了可改进的检验。