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可调谐半导体激光吸收光谱技术（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS）是一种灵敏度高、测量响应速度快的非接触式气体特征参数测量技术。TDLAS中的波长调制光谱技术（Wavelength Modulation Spectrocopy,WMS）具有低频噪声抑制能力强、无需基线拟合等优点,已被广泛应用在大气环境污染气体监测、燃煤锅炉以及航空航天发动机燃烧诊断中。目前,WMS技术在实际应用中存在以下问题:（1）常规的固定点波长调制技术通过标定的方式实现气体参数测量。然而实际测量环境难以保证与标定环境一致,导致测量结果不准确。此外,外界条件变化,例如环境温度、驱动电流的漂移以及电路老化等因素都会造成激光器出光中心偏离谱线中心,这降低了固定点波长调制技术气体浓度的测量准确性。（2）在组分复杂的测量环境中,扫描波长调制技术通过谐波拟合法实现了气体参数的免标定。在拟合法数据处理过程中需保证背景光强、透射光强、标准具信号的采样周期起始点一致。然而,方波上升沿触发特征的不确定性导致难以保证各信号采样周期起始点相同,该问题造成了谐波拟合精度差,影响了测量准确度。（3）在搭建温度场测量系统过程中,一般将探测器与激光发射端置于待测对象的两端,并通过调节发射角度使得激光准确入射到探测靶面中心。然而,常规的固定式温度场测量系统的结构复杂,调节多路发射端的难度较大。同时,待测区域较小时,常规测温系统的有效光程长较短导致吸光度较小。针对上述问题,本文开展的研究工作如下:1、提出了基于波数漂移修正算法的免标定固定点波长调制方法,实现了气体浓度的免标定测量。建立了波数漂移修正算法,通过实时计算出光中心波数修正气体浓度测量结果,减小激光器出光中心漂移对测量带来的影响。选择中心波数在4958.97cm-1处的吸收谱线测量CO2气体浓度验证了该方法的有效性。2、提出了基于信号同步修正算法的谐波信号拟合方法,在改善谐波拟合效果的基础上提高了测量准确性。研究了背景光强、透射光强以及标准具信号的采样周期起始点不一致对测量的影响。选择中心波数在6046.95cm-1处的吸收谱线测量CH4气体浓度,验证了上述方法气体浓度测量的有效性。搭建了高温管式炉温度测量系统对该方法的温度测量准确性进行了验证。3、针对系统搭建中面临的问题,研制了一种收发一体式光机结构,搭建了火焰温度场测量系统实现了温度二维分布重建。搭建了CH4浓度测量系统验证收发一体式测量装置的气体浓度测量的准确性。在此基础上,搭建了收发一体式温度场测量系统,结合改进的Landweber重建算法实现了对扩散火焰燃烧炉温度二维分布的重建。