可调谐二极管激光吸收光谱技术可实现对气体温度、浓度、流速及压强等参数的检测,该技术具有灵敏度高,响应速度快,系统简单,可实现非接触、无扰动的测量,在燃烧诊断领域具有很大的应用潜力。将该技术与CT技术相结合,可实现燃烧流场温度和组分浓度的二维分布检测。本论文基于可调谐二极管激光吸收光谱技术分别以燃烧相关的O₂和H₂O两种气体为目标测量气体,开展了对燃烧过程中温度和气体浓度检测的研究,同时通过数值模拟和实验进行了二维分布重建中算法和光束分布研究。主要开展的研究内容和创新点有:（1）利用氧气的两条吸收谱线,结合波长调制理论和温度反演算法,提出了基于波长调制技术对温度测量的标定方法。在实验室利用高温管式炉和两台激光器搭建了一套实时温度测量系统,该系统通过分时锯齿扫描技术,实现了用一套锁相设备分别对两条吸收谱线的谐波信号进行解调。设计了动态温度测量和稳态温度测量两组实验,分别验证了温度测量系统的响应速度,测量精度,以及标定算法的可行性。在300 K到900 K温度范围内,系统的测量误差在±20 K,其相对精度在±4%以内,并从实验系统和影响二次谐波信号的因素等方面详细分析了实验的误差来源。（2）针对不均匀燃烧场温度测量,提出了一种去除边界层低温段对测量结果影响的修正方法,以获得对燃烧场中心区域温度更高精度的测量;利用开发的Matlab测温谱线对的选择程序,在大量的H₂0吸收谱线中选取了 1395.51 nm和1395.69 nm两条吸收谱线进行了非均匀一维温度和浓度测量实验,结果表明,燃烧场中心区域的温度测量精度由修正前的10%提高到3%以内,测量最大偏差小于30 K,并通过控制空气流量改变燃烧状态,对其温度和水气浓度的实时连续测量,验证了该多路径在线测量系统和修正算法的稳定性和可行性。（3）改进了二维分布重建算法,通过数值模拟对比了改进前后的重建效果,并在实验中验证了该算法的可行性。数值模拟研究了光束分布对重建结果空间分辨和准确度的影响,提出了光束需分布在与燃烧场对称轴垂直和平行方向上,才能得到有效利用的方法。同时,为减小安装的复杂性,设计了一种双对射光路结构,使得在有限的安装窗口数量下,得到更多的光束角度和数量,该光束分布方式对多数燃烧场都有较好的适用性。搭建了一套燃烧场温度和浓度二维分布同时在线重建实验系统,基于该试验系统重建了不同燃料空气当量比下温度和水气浓度分布变化,其燃烧场峰值温度与热电偶测量结果的相对误差小于5.6%,而水气浓度的反演结果与理论计算结果的相对误差在8.6%以内。另外,分别重建了由两个炉面构成的不同燃烧场温度和水气浓度二维分布情况,结果表明,当光束方向与燃烧场对称轴垂直和平行时可得到与实际燃烧场分布相一致的重建效果。