甲烷气体在自然界与人类生产生活中广泛存在,浓度达到5%时存在易燃易爆的风险,浓度在20%以上时会对人体产生危害,在大气中作为温室气体促进全球暖化的能力比二氧化碳高出25倍。为了保护大气环境以及保障人类的日常生活,设计出一款高精度甲烷检测系统实时检测甲烷浓度是十分必要的。红外吸收光谱法因具有不受电磁干扰、无化学污染、易于采样、高灵敏度、可小型化等优点,如今被广泛用于空气质量检测、在线气体分析、医学诊断和农业工业排放物监测等领域。可调谐二极管激光吸收光谱（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS）作为红外检测技术中的一种,由于其选用单一频率的光源,对气体分子选择性更强,更适合于对分辨率、灵敏度和准确性要求较高的场合。本论文基于中心波长为6046.9cm-1的DFB激光器,研究了一套TDLAS甲烷检测系统,通过电脑端Lab VIEW程序控制数据采集卡的电压输出输入,对系统进行控制与采集。不仅操作方便、易于控制,也能通过软件程序实现信号的锁相放大,节省了硬件资源,便于集成滤波算法。基于中心波数6049.9cm-1的分布式反馈激光器、光程长度375cm的气室、In Ga As探测器与HITRAN数据库,采用Lab VIEW软件建立了TDLAS甲烷检测仿真系统,首先研究了调制度、调制频率、扫描幅度、扫描频率以及滤波器阶数对二次谐波特征值的影响,并进行了谐波优化仿真实验。结果表明:对于一般TDLAS检测系统,应优先选择合适的扫描幅度与滤波器阶数,使得谐波波形完整且不失真;然后尽可能增大谐波幅值与峰宽,得出最佳调制度;最后根据系统需求和自身硬件基础,选择合适的调制频率与扫描频率。随后对TDLAS系统内外干扰因素进行分析,在外界环境中,温度越低,谐波幅值、对称度和峰宽越高;常压范围时,随着压强的增大,谐波幅值越低,对称度与峰宽越高。在系统内部,干扰来自于探测器的热噪声、散粒噪声、粉红噪声,噪声叠加后大部分位于200Hz以下的低频范围;同时存在由市电所引起的工频干扰,其频率为50Hz的倍数。为了抑制系统中存在的噪声干扰,首先通过仿真系统,研究了小波去噪方法,在选择不同参数进行多次实验后,当小波基为coif5、阈值选取规则为heursure,同时选择硬阈值的情况下,小波去噪能够抑制系统高频噪声,有效增加谐波幅值、对称度与峰宽,并加以具体实验验证。然后,为了滤除系统中的低频噪声,引入高通加低通的滤波法:提高系统的扫描频率,在小波去噪后加入高通滤波器,在保留吸收信号的同时,滤除系统中的低频信号,随后改变锁相放大器中低通滤波器的参数,将谐波信号从高频调制信号中提取出来。仿真实验证明,该方法能够大幅增加谐波幅值,有效提高峰宽与对称度。随后引入具体实验来验证结论,实验表明,经滤波后输出的二次谐波幅值为未经处理二次谐波幅值的8.33倍,峰宽为处理前的1.49倍,对称度从0.598提升到了0.996,大幅提高了检测精度。最后将滤波算法集成于TDLAS甲烷检测程序中,并完成系统标定。最后对系统进行稳定性、探测下限与测量精度测试,经测试,系统测量浓度波动范围为6.100%,探测下限为10.684 ppbv（part per billion by volume,十亿分之一体积比）,测量综合平均误差约为0.020ppmv（part per million by volume,百万分之一体积比）。