在石油化工、生化制药以及钢铁冶炼等工业生产领域,氧气浓度的大小决定着燃烧效率以及燃烧产物的成分与含量,对其进行实时的监测有助于优化燃烧过程,提高生产质量,对环境保护和安全生产有着非常重要的意义。本文在分析常用氧气浓度检测方法的基础上,结合国内外现有的技术,设计了基于TDLAS(可调谐二极管激光吸收光谱)技术的氧气检测系统的整体方案,并对其中的主要技术进行了研究。首先,在充分分析氧气吸收谱线特点的基础上,以Lambert-Beer定律为理论基础,运用气体吸收光谱理论的相关知识,对TDLAS技术在氧气浓度检测中的应用做了理论推导与分析,制定了氧气分析仪系统的整体设计方案,并用Matlab对系统进行了仿真论证。然后以此为基础,设计了激光源控制部分和探测器信号处理单元的电路。激光源控制部分采用基于热电致冷芯片LTC1923的恒温控制电路对可调谐半导体激光器的温度进行控制,将其波长锁定在氧气吸收谱线的中心波长处;然后对激光器的驱动保护电路和调制信号发生电路进行了设计,电路产生的高频正弦波与低频锯齿波叠加后作用于驱动电路,对半导体激光器的注入电流进行调谐,实现波长的调制。探测器信号处理单元首先设计了电流-电压转换电路和滤波放大电路,对光电二极管接收到的信号进行预处理;然后设计了两路基于CD-552R3检测器的锁相放大电路和两路相位相差90°的参考信号发生电路,解调出含有氧气浓度信息的二次谐波信号,同时消除待测信号与参考信号之间的相位差对谐波信号的影响。最后搭建系统测试平台,对所设计的电路进行了测试。本系统在详细的理论分析以及方案设计的基础上,通过仿真分析论证了方案的可行性。系统的测试结果表明,所设计的方案和电路能够完成对氧气浓度的检测,为今后的进一步研究提供了依据。