TDLAS技术广泛应用于石油、化工、环境监测等领域,具有检测速度快、精度高、可在线检测等特点。TDLAS技术需要数字锁相放大器进行信号处理,传统上的锁相放大器体积大不易集成化,虽然目前对于数字锁相放大器的小型化的研究取得一定进展,但是通用型的激光器控制器体积大,因此无法集成化设计。本文从小型化以及可集成化的角度对TDLAS专用数字锁相放大器进行了设计及CO₂检测进行了研究。本文的研究内容如下:1)对气体检测及数字锁相放大器的基本原理进行了介绍与分析,为TDLAS专用数字锁相放大器设计及CO₂检测研究提供了理论支撑。2)对TDLAS专用数字锁相放大器及检测系统的硬件模块进行了设计,主要包括:数字锁相放大器模块、激光器控制模块、光电转换模块、检测光路以及电磁干扰屏蔽罩装置,为CO₂检测系统的搭建提供了硬件基础。3)根据数字锁相放大器的基本原理设计数字锁相放大器检测程序,主要包括:信号发生器、数据采集模块、混频乘法器模块以及数字低通滤波模块,通过仿真与实验结合的方式,证明了整个检测程序能实现二次谐波解调的功能。4)搭建了CO₂检测系统,对系统进行了测试与分析,并进行了CO₂检测实验研究。实验结果表明:在20%的CO₂浓度下,检测系统的信噪比可达38dB,二次谐波峰-峰值电压与CO₂浓度之间线性拟合度可达99.664%,实际检测的CO₂浓度均值与标准值之间的最大偏差为0.34,最大方差为0.019;在积分时间为10.2s时,艾伦方差到达最小值为0.07%,长期稳定性测试中,检测系统输出浓度值波动小于1%。可见,本文设计小型化和集成化的TDLAS专用数字锁相放大器具备良好的CO₂检测性能。