近年来,我国在航空航天事业和汽车工业中取得了飞速发展,而这种发展都与发动机性能的提高密不可分。随着发动机的热负荷不断增大,使得与燃气接触的活塞等零部件的温度越来越高,很容易产生各种故障,准确地测量燃烧气体温度,从而测定活塞温度对提高发动机的寿命起着很大的作用。此外,测量发动机内燃气的温度,还可以对其内部的燃烧状况进行实时监测分析,为提高发动机的效率提供一个重要的参数。传统的工业热电偶进行气体温度测量时,易损坏、寿命短、可靠性差,而且响应速度慢。本文以氧气作为目标气体,研究基于吸收光谱学的气体温度测量方法。该系统具有反应速度快、对温度场无干扰、精度高、热损失小、耐腐蚀,易于控制等优点,可以满足汽车工业对发动机燃气燃烧温度的准确测量,为高温气体温度测量提供了一种新的测量方案。理论上,研究分析了氧气在760nm附近的吸收谱线,通过选择合适的气体吸收谱线对使其线强之比为温度的灵敏函数,进而实时测量气体温度。实验中,在高温实验平台上采用垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL),通过波长调制光谱技术利用气体吸收光谱随温度变化的特性,对氧气的吸收光谱信号进行了二次谐波检测。通过对激光器改变不同的调制深度,研究其对检测信号产生的影响,最终验证了利用可调谐激光二极管吸收光谱技术进行气体温度测量的可行性。文中论述了可调谐激光二极管吸收光谱技术温度测量的基本原理;实验前激光器和探测器如何选择,以及操作激光器的注意事项;温度控制箱的基本构造以及工作原理;针对不同的气体温度测量范围,如何正确地选择测量谱线对;各种基于吸收光谱学的温度测量方法的对比。