能源是国民经济的基础，燃烧作为将能源转化为能量的一种最主要的转换方式，广泛地应用于工业生产的各个环节，具有非常重要的作用。氧气作为氧化剂和助燃剂，广泛地应用于能源、化工、汽车、冶金、医学、科研等领域。对氧气浓度进行检测和调整，既可以判断燃烧情况，提高燃烧效率，降低污染物排放；也可以检测其浓度范围，用于避免爆炸事故，保障人民的生命安全和财产安全。
　　相比传统的气体检测方法，可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)具有灵敏度高、选择性强、性能可靠、响应速度快、测量精度高、非接触测量等优势，可实现气体多参数、多组分的实时在线测量。随着半导体技术的发展，TDLAS技术也获得了快速发展，近年来陆续有公司和科研机构，研发出相关产品和样机，用于大气污染物监测、汽车尾气遥测、天然气泄露检测、发动机燃烧过程气体测量等领域，对气体浓度、气体温度、气体流速等参数进行测试。
　　本文基于TDLAS技术，应用直接吸收光谱技术，结合长光程反射池，研发了一款全量程微量氧气检测系统。本文完成了光学怀特池的设计和验证，以32位微处理器和数字信号处理器为核心、设计并验证了整个驱动和控制电路，完成了整个系统机械结构的设计和验证，完成了相应的嵌入式开发。系统搭建完成以后，对相关影响因素进行了调试和研究，并根据实验结果对系统进行了有效优化，提升了系统的测试性能。
　　根据已有的实验设备和实验条件，以氧气为实验气体，对检测系统的测量性能进行了测试和评估。检测系统的主要特点为：1)体积小，集成度高，方便携带和应用；2)测量精度高。在氧气浓度为1003×10-6~100%范围内进行测试，系统的平均测量误差小于2%；3)灵敏度良好。8.25m光程时，根据氧气浓度1003×10-6对应的信号和噪声，根据3σ原则，预测系统的最低检测下限为68.5×10-6，满足微量测试的要求；4)稳定性好。进行常温170小时测试，平均相对测量误差为1.58%，满足小于2%的测量要求；5)热稳定性好。在为期40天的长期测试中，在0~40℃范围内，氧气浓度测试的平均相对测量误差为1.39%，最大相对测量误差为3.92%，证明了该系统具有良好的结构稳定性，在不同的温度下具有较为一致的测试能力。