本工作来源于国家科技支撑计划：“煤矿用红外CO检测仪(传感器)研发”。煤炭的不充分燃烧会产生甲烷和CO气体，轻者使人中毒，重者造成火灾矿难，近年来，各地火灾矿难事件频发，严重威胁着人们的生命财产安全。随着半导体技术飞速发展，以它为基础的分布反馈式半导体激光器(DFB)也得到了广泛的应用，尤其是用于以朗伯比尔定律为基础的红外气体检测中。可调谐二极管激光吸收光谱技术（TDLAS）具有高灵敏度和高选择性，而其中的二次谐波具有与浓度相关信息，需经过锁相放大器才能提取，因此研究本课题具有重要意义。在红外气体检测中，基于可调谐二极管激光吸收光谱技术，本文设计了一种正交锁相放大器来提取谐波信号。首先，在MATLAB的Simulink软件仿真平台上，模拟了整个实验系统，旨在对它的功能进行仿真和验证。然后，将DSP(数字信号处理器)作为核心控制器，并搭建了谐波信号锁相放大器的真实硬件系统。最后，通过实验，验证硬件系统的各个功能的可行情况。首先采用标准的正弦信号作为待测信号，对输入输出信号幅值进行对比，测量最大误差小于4%，线性拟合优度达到0.99994；其次，利用待测信号（ARM模拟经气体吸收后的差分信号）和参考信号（分别是同频及倍频方波）来提取谐波信号。一次谐波最大误差小于3.5%，由于微弱的二次谐波信号易受噪声的干扰，因此它的误差在5%以内。最后通过改变输入信号的浓度值，分别提取出相应的二次谐波信号。该系统的高稳定性和性价比，使得它具有广阔的应用前景。本文创新点：1、自主研发并实现了一种用于谐波信号提取的便携式正交锁相放大器，它无需参考信号与待测信号同频同相，省去了复杂的移相环节，简化了硬件系统设计的复杂度。2、该便携式仪器可用于基于TDLAS技术的任意气体检测中，例如甲烷，CO，水汽等。