当量比是混合燃气系统中的一个重要参量，实时准确地获取当量比对于研究混合燃气的预混、点火以及仿真分析等具有重要的意义。激光诱导击穿光谱技术（简称LIBS）是一种借助于分析物质等离子体的发射光谱而获取物质元素信息的测试手段，具有实验系统简单、实施快速等优点，已在激光点火、发动机内部当量比测量上得到了应用。本文对基于LIBS测量混合燃气当量比进行了理论分析和实验研究。本文首先介绍了LIBS及利用LIBS测量当量比的研究进展。基于等离子体是光学薄和局部热力学平衡两个假设，介绍了计算电子温度的理论模型。基于原子光谱理论，推导出燃料、氧化剂特征元素谱线强度比和当量比之间的线性关系式，介绍了LIBS测量当量比的理论模型。实验上，搭建了LIBS实验平台，测量了氮气、氧气、甲烷三种气体在气压为2×104Pa，激光脉冲能量为40mJ的等离子体光谱。利用多谱线斜率法，获得了三者的电子温度约为：33100K、13600K、20700K。研究了氮气在不同气压（2×104Pa-1×105Pa）和不同激光脉冲能量（20mJ-100mJ）下的电子温度，发现气压和激光脉冲能量几乎对电子温度没有影响，电子温度保持在33000K—34000K范围内。在氧气/氮气/甲烷层流预混火焰中，测量了氧浓度一定（为50%），激光脉冲能量为3mJ~7mJ，当量比为0.5~1.5的混合燃气的火焰等离子体光谱，获得了不同脉冲能量下甲烷和氧气特征元素H和O的谱线强度比IH/IO与当量比之间的标定关系。同时测量了激光脉冲能量一定（为5mJ），氧浓度为21%~50%，当量比为0.5~1.5的混合燃气的火焰等离子体光谱，获得了不同氧浓度下甲烷和氧气特征元素H和O的谱线强度比IH/IO与当量比之间的标定关系。研究了激光脉冲能量和氧浓度对该标定关系的影响。研究表明，谱线强度比与当量比呈线性关系，且该线性关系具有很好的稳定性，不受激光脉冲能量和氧浓度的影响。