调谐激光吸收光谱技术因实时性好、精度高、无需采样等优点在气体检测领域得到广泛应用。信号频率结构包含信息较多,从谱线频率特征出发,优化系统检测参数,可提高吸收光谱质量,从而提高气体组分识别、气体压强检测时的精度。针对检测参数之间的联系、组分识别精度和多个吸收峰的压强检测问题,本文从频域角度分析,主要进行检测参数优化、气体组分识别、气体压强检测方面的研究:基于频率分析的检测参数优化。实验获得气体频谱曲线,选择Savitzky-Golay平滑滤波器对信号滤波,依据滤波时处理的采样点数与滤波效果选择阶数和窗宽两个滤波参数;分析不同时间常数的最佳扫描频率;计算不同浓度各个周期信号的信噪比、均方根误差、频域幅度之比,依据三个曲线变化趋势获得最佳采样周期数;分析不同时间常数下信号的截止频率,根据谱线是否失真和滤波效果选择时间常数。综合分析检测参数对谱线的共同影响,总结检测参数的选取方法。基于时频分析的混合气体组分识别。获得系统检测参数优化后气体的二次谐波信号的时频特征矩阵,通过对待测气体与混合气体的时频特征矩阵进行列相关性分析,获得特征吸收位置。在特征吸收位置处进行行相关性分析,将相关系数与已知识别阈值比较,完成混合气体组分识别。分别计算特征吸收位置获得前后实测气体的浓度,测量精度提高了43.75%。此方法与在整个光谱区间进行相关性分析相比,降低非特征吸收位置处的干扰,提高了识别准确性与浓度计算的精确性。基于频率分析的气体压强检测技术。将时频特征矩阵与压强检测结合,利用主成分分析法对不同仿真压强下导数光谱的时频特征矩阵降维,依据累计贡献率选择第一主成分,分析不同压强下第一主成分曲线的变化特点,建立压强与小波尺度的三阶拟合数学模型。通过实测数据的分析可得,随着检测气体吸收峰增加,此模型的三阶拟合度提高,根据三个吸收峰的数学模型计算压强,实际压强和计算压强相对误差平均值大小为7.80%,验证了该数学模型的正确性。实验结果表明,综合分析系统检测参数可提高吸收光谱质量,从而提高气体检测应用时的测量准确度。本文提出的气体频域特征分析方法,对气体检测的应用有重要意义。