进入21世纪以来,随着科技的进步,矿物质资源探寻以及危险物品检测的手段得到了前所未有的发展。激光诱导击穿光谱技术（Laser induced breakdown spectroscopy,LIBS）作为新兴的物质元素分析技术,以其快速、无损、灵敏、实时分析的探测优势,吸引了越来越多的关注。随着对物质探测不断深入,人们更加注重探测手段在多种复杂环境下的实用性,并对探测方法的便携性、精确性提出了更高的要求。目前,LIBS技术研究大部分为实验室开展的近距离测量,需要将样品带回实验室进行分析,不能充分体现LIBS非接触、实时测量的优势。特别是在工业生产中,样品往往具有上千度高温,作业人员很难将样品带回实验室;在对爆炸物进行检测时,样品运输途中随时可能发生爆炸,造成安全隐患,这些情况都极易造成无法取样或取样数量非常有限,给相关工作和操作人员的安全带来不利的影响。远程LIBS技术可以很好地发挥LIBS技术远距离非接触测量、实时分析等优势,不需要取样便可完成对物质的分析,可以快速对处于极端环境下物质元素的定性和定量分析。本文的工作主要包含以下三个方面。1.远程LIBS装置研制。本论文研制了一套可连续变焦的共轴远程LIBS装置,该装置使用两台波长为1064 nm的Nd:YAG固体激光器作为激光源。为了对不同距离下的样品进行测量,设计了一套3透镜变焦系统以实现1-40 m连续变焦。在对等离子体光谱进行收集时,使用一套卡塞格林反射式望远镜对光谱进行采集。2.单脉冲远程LIBS测量。在实验中,为了还原最真实的生产环境,本论文不对实验样品做任何的表面处理。为了检测单脉冲的分析能力,在5 m,10 m,15 m,20m的距离下,使用相同的激光能量对金属标样以及钛合金样品进行了检测,并研究了在远距离测量时距离与信号强度的关系。对于不同牌号的钛合金样品,其LIBS光谱非常相近,仅靠肉眼无法进行有效地识别分类。为了能够得到较高的分类正确率,需要结合机器学习算法对光谱进行分类。对于合金材料,不同元素的浓度直接影响了材料的理化性质,在定量分析时,实验中操作条件的抖动会导致实验结果变差。内标法可以消除由于操作条件变化引起的误差,因此,实验时选取内标法对样品中不同元素的浓度进行分析。3.双脉冲LIBS光谱增强研究。在远距离测量时,由于焦点处激光功率密度降低、等离子体收集立体角减小,收集到的谱线强度较低且与本底混合在一起,无法进行有效区分。因此,本论文采用共线双脉冲技术在不增加激光能量的情况下对谱线进行增强。为了能够在双脉冲下得到最强的光谱,对实验参数进行优化,使两束光脉冲在焦点处重合并处于最佳延迟时间。对比在相同距离下单脉冲与双脉冲的定量分析曲线,相比于传统LIBS技术,双脉冲LIBS的相对标准偏差（Relative Standard Deviation,RSD）更低,检测限更低。在对20 m处收集到的钛合金谱线进行分类时,由于激光波动导致谱线强度波动较大、分类正确率较低。为了得到较高的分类正确率,在分类前,先使用PCA算法对谱线进行降维处理,使用KNN算法对处理后的数据进行分类,当选择主成分数为6个,得到了99%的分类正确率。综上所述,该装置不仅适用于工业冶金在线分析,而且可以远程对有机物、爆炸物进行检测。