氧气是自然界中最常见、最重要的气体之一。氧气是燃烧过程中最重要的助燃气体，工业工程中重要的过程气体、氧化气体。氧气浓度直接影响着燃烧过程、工业过程的效率、产能及安全等，因此，精确测量氧气浓度对于节能减排、优化燃烧过程、保证生产安全具有十分重要的意义。　　可调谐半导体激光吸收光谱技术具有高选择性、高灵敏度、响应速度快和在线测量等优点，在高温氧气在线监测领域具有独特的技术优势。针对高温氧气在线监测对测量精度、环境适应性等的需求，本文开展了高温氧气浓度检测方法研究及测量系统研制工作。　　研究了基于TDLAS技术氧气浓度测量的基本原理，分析研究了高温氧气激光吸收光谱的线强特性和展宽特性，建立了高温氧气浓度测量实验平台，通过实验研究了室温到700℃范围内氧气的窄带吸收光谱特性，利用高温氧气线强与测量温度的关系实现浓度修正算法，设计了基于归一化洛伦兹函数的吸光度快速Voigt线型拟合算法，提高了高温氧气浓度的测量精度，满足在线监测的需求。　　研制了基于TDLAS技术的高温氧气浓度测量系统，针对高粉尘、背景干扰等对探测器接收信号的干扰问题，研发了激光吸收光谱信号的自动增益控制电路，提高了检测信号的动态范围;设计了高精度的信号波形产生电路，产生幅值、频率可调的双路激光器调制信号;针对微弱光电接收信号，设计了基于FPGA信号检测和处理电路，实现了数字锁相放大功能，能够有效提取二次谐波信号和直流分量信号。　　针对测量环境温度变化、激光器老化及背景噪声等对二次谐波信号的干扰，提出了二次谐波信号的最小二乘拟合方法，解决了二次谐波信号基线漂移的问题，提高了浓度反演的精度。　　对研制的高温氧气测量系统进行了性能测试，对于直接吸收技术和波长调制技术，最低检测限分别为0.34％和0.035％，测量误差分别为0.5％和0.28％，验证了系统的有效性和精确性。在水泥厂预热器和含砷金精矿焙烧炉进行了高温现场监测实验，水泥预热器氧气浓度测量结果为2-5％，含砷金精矿焙烧炉氧气浓度测量结果为5-8％。测量结果真实可靠表明研制的氧气测量系统可以在高温环境中实现稳定长期的氧气浓度测量。