煤矿安全问题楚困扰煤矿生产的重要问题,而瓦斯灾害是煤矿的首要灾害,激光气体检测技术与其它成熟的气体检測技术相比>如传统的载体催化、热导、半导体气敏,红外测量技术具有以下明显优势:传感器使用寿命长、不需校准、光信号可远距离传输、具有本质安全和抗电磁干扰的能力、灵敏度高且测量范围大等。国内外研究人员对激光气体传感的原理,分类、激光光源的结构以及检测方法作了大量研究,并取得了丰硕的研究成果。但在煤矿实际应用中激光甲烷传感器也暴露出温度、压强等环境因素对测量影响较大的问题,制约了激光甲烷传感器现场应用。本文在分析温度、压强对传感器测量影响机理的基础上,针对激光器温度控制理论及方法,传感器温度、压强补偿理论及方法两个方向开展研究,在四个方面取得技术突破:进一步提高了激光器温度控制精度;解决了温度突变对激光器温度控制的影响;进一步提高了气体温度、压强补偿精度;解决了多点检测系统中温度、压强补偿问题。通过对气体光谱特性关系中的甲烷吸收谱线和激光波长的关系进行深入地研究,寻找影响吸光度和甲烷浓度线性度的原因,发现造成激光测量误差的主要诱因为环境温度和压强,并分析比较激光在传输吸收过程中的谐波检测方法,在此基础上,提出并构建基于朗伯-比耳定律的激光气体吸收光谱技术的激光传感器系统结构,并给出该激光气体检测系统各模块测试的方法及仿真:根据仿真平台设计了谐波信号检测硬件、软件。分析激光气体检测技术谐波检测方法,给出实现气体浓度的测量方案。通过甲烷浓度检测分析,发现DFB激光器输出的波长对激光器温度比较敏感,并给出波长漂移引起的吸收变化规律。通过引入参考气室,提出并实现了光强值A、光波长λ的间接测量方法。在对DFB激光器半导体制冷器(TEC)温度控制研究的基础上,提出基于改进拉子群优化模糊温度控制算法,该算法将光强值A、光波长λ与激光器内部控制温度T之间非线性关系特性作为控制目标,并进行实验验证。随着可调谐半导体激光吸收光谱传感技术的发展，基于该技术的矿用甲烷传感器成为当前煤矿瓦斯监测领域的研究热点。由于煤矿应用环境的复杂性,传感器测量精度受环境温度和压强的影响较大。针对这一问题,提出了一种基于分段插值和重心插值的自适应融合的迭代补偿算法,该方法首先取标定温度下浓度的值,计算传感器测量温度影响率,然后求出重心拉格朗日插值的不同温度下的插值函数,在此基础上再对被测浓度甲烷值进行分段插值得到新补偿温度影响率,由该新的补偿温度影响率得到补偿后的甲烷值,依此实现自适应的迭代对激光吸收光谱气体测试数据进行补偿;同样,对压强的补偿采用相同的自适应迭代算法对激光吸收光谱气体测试数据进行补偿。对温度、压强补偿算法进行了大量相关实验验证,在高瓦斯情况下,相对测量误差减小到±1%,在低浓度瓦斯情况下,绝对测量误差减小到±0.01%CH4;工程应用结果表明该补偿技术的应用有效的减小了传感器甲烷浓度测量的误差,为激光甲烷传感器在煤矿现场的正常运行提供可靠保障。在实验测试及分析矿用激光甲烷传感器特性的基础上,针对激光传感器在高低温箱温度突变状态下,传感器内部的激光器周界温度出现扰动导致显示值无法跟踪气体浓度问题,提出一种基于专家系统的随机逼近的激光传感器的温度补偿的方法。首先根据分析实验测试数据推导出测量甲烷浓度与温度影响的关系式,然后根据测试的随机温度建立了专家规则,并设计制作出传感器补偿部分电路,最后对温度补偿效果进行了验证。实验结果表明,在温度随机变化下减少了测试数据的波动,使补偿后测试时间和测量精度都有较大的改善。在讨论、分析利用激光实现多点检测气体浓度的检测性能的基础上,给出根据工况条件选择多点检测气体浓度的方法;针对实验测试甲烷浓度误差的变化规律,进一步提出改进Bayes多点测试甲烷浓度数据融合估计的算法,该方法同时考虑环境温度和甲烷浓度变化,给出改进的Bayes融合的极大后验概率估计定理及其最优估值算式,不仅对定理进行了证明,还给出实例验证。最后对采用上述算法研制的激光甲烷传感器进行了实验室性能评估测试,各技术指标数据相较其他原理传感器优势明显。简要介绍了煤矿瓦斯监测系统及实验平台上进行的实验,最后进行了激光甲烷传感器的现场应用实验。研制的煤矿GJG100J激光甲烷传感器和GJG1OOJ(B)型激光甲烷传感器通过煤矿现场工业试验再次验证了激光气体检测技术的优势,产品已投入到煤矿安全监控系统、瓦斯抽法系统中。在松藻矿务局渝阳矿,连续运行了近2个月。在运行期间,GJG1OOJ(B)管道激光甲烷传感器的测数据曲线与人工测试数据基本一致,传感器工作稳定,其线性和测量精度都保持不变。