激光诱导击穿光谱技术（Laser-induced Breakdown Spectroscopy，简称LIBS）是一种基于原子发射光谱分析技术的物质成分定性和定量的分析技术，具有多元素、快速同步检测等优势，在实际工业生产过程的物质成分监测与质量控制等领域体现了应用和发展潜力。而工业过程中涉及到的很多物质均是以颗粒流的形式存在，因此对实现LIBS技术对固体物料颗粒流的检测进行系统研究，可为该技术真正应用于工业现场的在线检测提供理论和实践依据。煤质特性的实时检测对于燃煤设备的优化运行有着重要的意义，论文将LIBS技术引入到煤粉颗粒流的直接检测，针对煤粉颗粒流本身的特点及激光与其作用后的光谱特性进行深入研究，为该技术应用到燃煤电厂煤质特性实时分析提供基础。论文首先阐述了本论文课题的研究背景和意义，综述了LIBS技术在煤质特性分析及气固两相成分测量等领域的研究现状，在此基础上提出了本论文的研究内容。为了开展本论文相关的研究内容，构建了用于煤粉颗粒流检测的基础实验台架和模拟现场环境的冷态实验台架，对系统中的各关键部件及样品的制备过程进行了介绍，对激光与煤粉颗粒流的光谱特性进行了分析。通过对激光诱导煤粉颗粒流的光谱特性进行分析，发现在获得的光谱中并非所有的光谱信号都包含所需要的所有元素的光谱特性，其可能的原因在于煤粉颗粒流的不均匀性。为有效提高检测数据的精度，需要将无效光谱信号进行剔除。根据光谱有效击穿的定义，光谱的背景加上3倍的背景偏差作为数据筛选的阈值。分别采用单一谱线（分别为C247.8nm，H656.28nm, N746.83nm）和多条谱线（C247.8nm, N746.8nm, Si288.2nm,Ca396.8nm）结合的方法应用于不同煤样的数据筛选，发现多条谱线相结合的方法能够实现更好的筛选效果，筛选正确率能够高达98%。最后通过对比不同光谱强度的预处理方法，发现经处理后的归一化强度以及相对强度的RSD值对比未经处理的绝对值强度有明显减少。对光谱数据进一步优化，研究对多次光谱数据进行平均以减少单次测量误差。针对等离子体的激光烧蚀过程与样品的物理化学特性、测量环境条件、激光光源参数和用于信号探测的光学系统等有关的特点，并结合煤粉颗粒流直接测量的实际需求，深入研究了关键参数对煤粉颗粒流激光等离子体及其光谱的影响。通过研究发现，煤粉颗粒流流束直径、激光能量和波长均会对等离子体激发的稳定性及对探测到的等离子体信号强度会产生明显的影响。而等离子体信号收集系统对煤粉颗粒流的影响主要是因为等离子体信号的空间分布不均匀和收集系统自身的信号收集角度所限而引起的。在此基础上通过合理优化关键参数，可以显著提高LIBS技术直接测量煤粉颗粒流的精确度。在深入了解激光诱导煤粉颗粒流等离子体光谱特性及煤粉颗粒流本身特点的基础上，总结分析了煤粉颗粒流检测的相关影响因素，引入多元回归方法，结合工业分析指标的特性和原理，分别对热值、灰分、挥发分和固定碳进行定量分析。结果表明，采用多元回归方法对热值、灰分、挥发分、固定碳的预测均方根误差（RMSEP）分别为1.73MJ/kg、1.73%、1.91%和2.4%。煤的化学成分和物理结构复杂性以及煤粉颗粒流本身的波动是造成LIBS应用于煤粉颗粒流预测结果存在偏差的重要原因。最后，对全文的研究内容进行了总结，并针对进一步研究工作的开展提出了一定的建议和展望。