可调谐半导体激光器吸收光谱(TDLAS)技术可实现实时响应、高精度、高灵敏度的在线非接触监测,本文针对传统检测甲烷气体技术的不足,引入TDLAS技术,设计了一种该技术的甲烷浓度监测系统。并通过理论分析、器件选型、实验测量,最终得出该监测系统可达到的浓度检测下限值。本监测系统以甲烷气体为研究对象,以朗伯-比尔定律为理论基础,对TDLAS气体检测中包括调制光谱学技术、谐波检测技术的关键技术进行研究。并查阅HITRAN数据库,选择出甲烷气体分子测量的最佳波长。并对二次谐波信号计算气体浓度的两种方案进行了对比分析,选出满足高精度测量要求的计算方案,计算后得到系统的理论测量下限值为0.9 ppm。在器件选型方面,根据测量要求及上述理论分析,设计出整个TDLAS甲烷检测系统方案,针对方案中涉及到的激光器、光源驱动、扫描信号和调制信号发生电路、光电探测器、长光程气体池、锁相放大器、数据采集卡等器件参数进行分析,根据测量的精度要求及方案实施的可行性,选购出符合要求的实验器件并设计制作出实验所需的信号发生电路等部分器件。在系统搭建过程中,对各部分器件进行调试,观察其能否正常工作,并及时发现和解决器件在工作过程中的问题,最终完成了整个实验系统的搭建。为甲烷气体浓度的测量提供良好的实验平台。经过多次实验探索及分析,得出该测量系统的最佳调制条件如下:通过激光器注入电压、工作温度对自身功率以及中心波长影响的结果分析,根据测量精度以及甲烷气体吸收峰要求,得出激光器的最佳注入电压为3.4 V,工作温度为22.05 ℃;通过三种不同波形扫描信号(50 HZ)对激光器扫描波长的影响,得出最佳扫描信号波形为锯齿波;经过多次实验验证,得到最佳调制信号是频率为10KHz的正弦波。在上述最佳调制条件下,验证了二次谐波检测方法的可行性和准确性,并得出系统测量甲烷浓度的下限值为1.1 ppm,该结果与理论值接近。上述结论表明了器件选型的合理性,检测方法的低误差性,满足了预期的测量精度。该系统具有一定的实用性,可为其他气体的高精度测量提供参考。