Zur Verbesserung der Erkennungsleistung und Integration des TDLAS-Systems wurde ein TDLAS-System auf Basis einer tragbaren zylindrischen Mehrfachdurchgangszelle mit einstellbarem optischen Weg entwickelt, das den Wechsel zwischen simulierten optischen Wegen von 14 m, 10,6 m, 9,2 m, 7,1 m und 5,8 m ermöglicht. Um den Einfluss von während der Gasmessung im TDLAS-System entstehendem Rauschen auf die Erkennungsgenauigkeit und Empfindlichkeit zu reduzieren, wurde ein waveletbasiertes Entrauschungsverfahren mit variationaler Modaldekomposition (VMD) basierend auf dem Northern-Goshawk-Optimierungsalgorithmus (NGO) vorgeschlagen. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass der NGO-VMD-Wavelet-Entrauschungsalgorithmus Rauschen effektiver reduziert als andere Algorithmen, ohne Signalverzerrungen zu verursachen. Mittels Direktsaurerkennungstechnologie wurde CH₄ mit einem DFB-Laser bei einer Zentralwellenlänge von 1,653 μm getestet, um die Systemleistung zu bewerten. Die Ergebnisse zeigen, dass der Einsatz des NGO-VMD-Entrauschungsalgorithmus das Signal-Rausch-Verhältnis des Erkennungssignals von 66 auf 109 erhöhte und die Nachweisgrenze von 12,1 ppm auf 7,28 ppm verbesserte. Die Allan-Varianz-Analyse zeigt, dass bei einer Integrationszeit von 263 s die optimale Nachweisempfindlichkeit für Methan des Systems von 641 ppb auf 526 ppb verbessert wurde, was Nachweisgrenze und Sensitivität des Systems effektiv erhöht und als Referenz zur Optimierung von spurenanalytischen TDLAS-Detektionssystemen dient.

TDLAS;Direktsorption;einstellbarer optischer Weg;Northern-Goshawk-Optimierungsalgorithmus;variable Modaldekomposition