基于光谱吸收技术的在线监测技术,具有非侵入、抗干扰能力强、快速响应等特点,非常适合用于燃烧过程中的燃烧诊断及大气环境中气体组分浓度的分布测量,对燃烧过程中的温度分布及燃烧产物的在线监测,在保证设备安全运行的同时有效的提高燃烧效率,达到节能减排的目的。本文主要是采用激光吸收光谱技术,针对能源燃烧领域及热解领域中的多种气体浓度进行了测量与分析,同时对二维燃烧场中的气体组分浓度与温度分布进行了算法研究与实验测量。论文的主要工作如下:首先对可调谐激光吸收光谱技术的主要原理及较为重要参数进行了阐述,介绍了常用的测量技术,包括直接吸收技术和波长调制技术,并对其具体的适用范围和优缺点进行了对比分析。其次,实现对较低浓度气体及痕量气体的测量,方法主要分为两种:提高气体谱线的吸收强度和降低系统噪音。选取具有较强吸收的谱线,采用波长调制技术并结合较长的测量光程,可以大大提高气体的吸收;同时采用合适的信号处理技术可以有效地改善测量系统噪音的影响,从而达到降低气体浓度测量下限的目的。以低浓度NH3为例,通过理论计算,选取波长位于2.25 μm处具有较强吸收的NH3吸收谱线,结合长光程的Herriott池对痕量NH3气体浓度进行了实验研究。利用光谱吸收技术确定了常温常压下及不同温度下NH3吸收谱线的测量下限,利用互相关技术来控制长时间测量中信号漂移的问题,利用小波分析技术降低测量过程中环境噪音的影响,将NH3吸收谱线的测量下限降低至ppb量级,满足电厂逃逸氨气浓度（lppm以下）的测量要求及大气痕量气体的测量下限。针对传统TDLAS测量技术单一激光器只能检测被测光路中单一气体组分的缺点,提出采用光开关技术与TDLAS测量技术相结合,通过理论计算选择更加合适的气体吸收谱线,实现了分时复用同时测量多种气体组分浓度。以生物质热解实验为基础,实验同时测量了热解过程中产气组分CH4、CO和CO2气体浓度的变化情况。实验选取1.65μm处的CH4和1.579μm处的CO和CO2气体吸收谱线,利用光开关技术实现了两个激光器同时测量了同一光路中的三种气体组分浓度;并对生物质热解过程中CO、CO2和CH4气体产物浓度的变化情况进行了在线测量,分析了不同的热解温度、不同载气流速对热解产物浓度的影响。对燃烧重建过程中主要的几种数值迭代算法进行了汇总和比较。介绍了二维温度与浓度分布重建的测量原理;利用几种常用的迭代算法,分别为代数迭代算法（ART）、联立迭代重建算法（SIRT）、乘积代数重建算法（MART）,自适应迭代算法（AART）,对二维温度与浓度分布模型进行计算。从重建误差和计算耗时这两个方面综合考虑,认为自适应迭代算法（AART）更适合求解二维重建问题,重建结果表明AART算法比较适合环境误差较小时的重建计算,对于环境中存在较大的背景噪音时,AART算法的抗干扰能力较差。基于TDLAS二维重建测量,利用AART算法对稳燃预混火焰中的二维H₂O浓度和温度分布进行了重建。利用数值仿真计算了不同光束布置和不同射线数对二维温度与浓度重建结果的影响;在求解到二维温度分布后,利用Tikhonov算法直接求解浓度分布,与传统浓度求解相比较能够获得更好的重建结果。利用NI公司的LabVIEW程序实现了对测量信号的在线测量、吸收信号积分值在线计算等;对CHU/Air预混火焰中的不同工况下二维温度和浓度分布进行了重建,实验通过快速移动燃烧装置,重建了 McKenna燃烧器在不同当量比下燃烧场中的二维温度与浓度分布,大大提高系统的空间利用率和分辨率;并将温度重建结果与热电偶测量结果进行了对比分析。