针对氢能安全应用中气体泄漏监测的核心需求,开展了基于可调谐二极管可调谐二极管激光吸收光谱-波长调制光谱(TDLAS-WMS)技术的开放光路气体遥测系统研究。针对现有非合作目标气体检测系统存在信噪比不足与交叉干扰等技术瓶颈,构建了光电仿真模型并提出降噪处理方法及多参数协同优化方法。 基于MATLAB/Simulink数值仿真环境,融合WMS的二次谐波检测原理,构建了TDLAS-WMS气体传感系统的光电仿真模型,包括光源模块、信号检测模块、开放光路模块以及谐波提取模块。通过建立多维参数优化模型,以二次谐波信噪比、峰值幅值和半峰宽为量化指标,系统性地优化了调制参数。开展了氢气吸收波长调制反演理论研究,分析并确定了氢分子近红外的气体吸收谱线,建立了氢气吸收谱线的温度-压力耦合模型,分析了氢气吸收谱线温度压力的影响机制,当温度从200 K升至300 K时,氢气吸收谱线的峰值强度和半峰全宽分别衰减22.43%和17.55%,对应的积分吸光度总衰减率达38.51%。而压力增加引发洛伦兹线型占优,为波长调制反演算法提供理论支撑。提出了双频Q值自适应IIR并联滤波算法(DQA-IIR-PFA),分析了幅频特性和对信号的降噪效果,当Q=70时系统达到最大噪声抑制比(SNR=32.5d B)。基于预处理后的氢气二次谐波信号,对自主研发的TDLAS检测系统进行多浓度梯度标定(0-4%vol)。实验结果表明:系统线性相关系数达0.998,最大相对误差为7.6%,验证了算法鲁棒性与系统可靠性。 提出的参数优化体系与光-电联合仿真方法,为开放光路气体检测系统设计提供了理论模型与工程化解决方案,该氢气浓度检测系统,为氢能基础设施安全监测提供了技术保障。