在燃煤发电等行业中,煤质信息的实时、快速、高灵敏度获取能够为煤电企业的生产过程提供强有力的指导。但现有基于热重分析的离线煤质检测方法流程复杂且耗时长,严重滞后的检测结果无法满足工业现场的快检需求。激光诱导击穿光谱（Laser-induced Breakdown Spectroscopy,LIBS）是一种新兴的光谱检测技术,具有检测迅速、灵敏度高、在线以及多元素同时检测的诸多优点,在煤质检测领域有广泛的应用前景。然而,受限于合适的煤样制备方法以及严重的基体效应干扰,LIBS煤质在线检测的工业应用目前仍不成熟。基于此,本文采用物理约束的方式来对样品进行良好制备,并在此基础上开展粉状煤样的LIBS煤质检测方法研究,旨在提升LIBS技术应用于工业现场条件下的煤质在线检测能力。具体研究内容如下:（1）设计并制造了一种基于物理约束的样品制备装置,并对该装置搭配LIBS模块组成的检测系统开展了前期实验研究。具体探究了装置制备煤粉的情况,确定了15 g的最佳进粉量;完善了检测系统的结构以及完成了对主要实验参数的优化。结果表明物理约束装置可以很好地制备粉状煤样,整个检测系统处于较佳状态。（2）进一步地,通过与其它检测形式进行对比的方式研究了物理约束下煤质检测的光谱特性与定量表现。实验发现物理约束能够形成对等离子体的空间约束,使得与灰分相关的元素特征光谱强度与信噪比增强了2～3倍。此外,物理约束效应也能有效避免减样品的溅射,RSD值减小到7.75%,显著提高了光谱的稳定性。为验证定量表现,采用偏最小二乘回归建立了物理约束下的灰分、挥发分定量检测模型。预测平均相对误差和均方根误差分别为4.14%、1.2 wt.%和3.46%、0.34 wt.%,表明系统在提高检测效率的同时,其检测准确度达到了常规饼状煤建模结果的同等水平。（3）针对基体效应严重影响定量检测准确度的问题,提出采用改进内标法对光谱数据进行处理,来达到改善物理约束下煤质LIBS定量检测性能的目的。该方法同时利用碳元素的谱线强度和质量分数对原始光谱进行修正,将谱线强度与工业检测指标之间的相关性增强到20%以上。对处理后的光谱建立灰分、挥发分以及弹筒发热量的人工神经网络预测模型,实现了检测准确度分别为79%、35%和53%的巨大提升,证明改进内标法处理的高效性。同时,也研究了煤中烧蚀质量、等离子体温度以及电子数密度的分布情况,得出了烧蚀质量变化为物理约束下基体效应主要来源的结论。综上所述,本文对物理约束下粉状煤的煤质LIBS检测方法展开了系统研究。利用物理约束实现了煤粉的快速制备与精确检测,并采用改进内标法处理极大地提升了检测系统的定量准确度,为煤质LIBS在线检测的应用奠定了一定基础。