随着居民生活水平的提高,人们对冷藏、冷冻食品的需求不断增加,带动了民营冷库数量大幅增长。但日常监管的疏松使得氨制冷压力管道在长期地运行过程中面临紧固件松弛、阀门失效、腐蚀穿孔等问题,导致氨冷媒泄漏事故频发。在泄漏初期,若无法有效、快速地检测预警,极易造成大规模氨泄漏而引发火灾爆炸,对人员生命及经济财产构成极大威胁。本文以流体动力学和光谱学基础知识为理论研究框架,以制冷机房泄漏氨气为研究对象,分析了其扩散特性及事故通风优化方案,并基于可调谐半导体激光吸收光谱原理开展了氨气激光检测的相关技术问题研究。主要研究内容如下:(1)基于计算流体力学方法,分析了制冷机房压缩机高压排气管道与低压吸气管道氨气泄漏后浓度分布与温度分布随时间的变化特征,探讨了环境温度、泄漏孔径及泄漏方向等因素对各监测点达到典型危险时间的影响规律,对比了三种事故通风方案的氨气驱散效果;(2)阐明了温度对氨气吸收光谱线强的影响机制,建立了温度-浓度耦合变量下氨气光谱吸光度的关联模型,提出了三级卷积降噪光谱预处理方法以提高多元噪声背景下氨气激光检测精度,搭建了非常温条件下氨气激光检测实验平台并提出浓度反演修正方法;(3)基于无合作目标表面反射特性及激光辐射传输规律对激光回波功率与光路特点进行分析,提出了菲涅尔透镜阵列光学接收方案,并与常规的单独菲涅尔透镜接收系统进行光学接收性能对比分析。开展了开放光路无合作目标条件下氨气激光检测实验,确定了系统最佳控制参数,获得了不同检测距离下氨气二次谐波信号幅值变化规律。本文以制冷机房氨气泄漏为研究背景,基于可调谐半导体激光吸收光谱技术开展了非常温条件和无合作目标条件下氨气激光检测研究,为今后制冷机房氨气泄漏的快速检测技术发展提供了一定的参考意义。