随着汽车行业的发展，汽车总量不断增加，不仅造成了严重的环境污染，还引发了一系列的能源问题。目前，汽车的节能减排已经成为一个不容忽视的问题，越来越受到人们的关注。然而，为了实现这一目标，单纯的依靠排放法规和各种政策的约束是远远不够的，必须从技术上实现新的突破，这才是解决这一问题的根本途径。近几年，内燃机新型燃烧模式的研究为解决这一问题带来了新的希望，例如CAI燃烧模式在节能减排两个方面都具有非常显著的效果。然而，发动机封闭的结构为研究缸内燃烧过程带来了困难，要研究新型的燃烧模式，就需要一种能够到达发动机气缸内部，精确了解缸内参数的测试技术。激光测试技术是目前比较前沿的测试方法，应用十分广泛，尤其是在内燃机激光诊断、实现内燃机缸内可视化方面具有重要意义，为内燃机研究注入了强劲动力，此类技术也是当下的热门研究学科之一。本文针对激光测试技术中的激光自发振动拉曼散射测试技术进行了研究，尤其是激光自发拉曼测量气体浓度的方法。拉曼散射不仅可以对气体进行定性分析，还能定量测量气体浓度。为了研究拉曼测量过程，本文做了两部分实验，一部分是样本池中的拉曼测量实验，另一部分是光学发动机中的实际拉曼测量。首先建立了一套光学测试系统，包括激发光源、信号采集设备、脉冲展宽器以及其他辅助设备，并在样本池内完成激光自发拉曼散射测量实验。分别测量了不同浓度配比的CO₂、N₂、O₂三种气体的拉曼光谱，并对其进行了特性分析，确定了各气体的拉曼峰位置，分析了峰面积随浓度、压力的变化。通过分析三种气体在不同压力下的拉曼光谱，对每种气体进行了浓度标定，画出了标定曲线，之后又用另一组已知浓度气体对标定结果进行了验证。本文还搭建了光学发动机测试平台，并设计了一套光学发动机系统，系统包括光学发动机和发动机电控系统两部分，之后在光学发动机上进行了激光拉曼测量。测量到的拉曼光谱虽然没有样本池中测量的效果好，但同样可以分辨出CO₂、O₂、N₂的拉曼峰。在处理分析了拉曼光谱后，计算各气体拉曼峰面积，对照计算公式和之前的测量结果，计算得到了相对标定因子，进而得到了CO₂和O₂的浓度比，实现了激光自发拉曼散射在光学发动机上的测量。文章的最后对光谱的处理过程进行了介绍，包括平滑处理和基线扣除。自发拉曼散射信号较弱，拉曼测量光谱时容易受到各种因素的干扰，所以数据处理十分重要。此外还总结了一些误差产生的原因，并说明了一些应对措施，误差主要包括硬件设备引起的误差、数据处理导致的误差、ICCD光栅和狭缝选择对测量的影响和CCD噪声产生的误差。