煤质的快速在线检测有利于电厂对锅炉进行有效、实时的运行指导,对电厂的经济效益至关重要。激光诱导击穿光谱技术(Laser Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS)具有无需或仅需简单制样、多元素分析和原位检测等优点,已经开始被用于煤质分析。但是LIBS中高能量的激光烧蚀煤样时,会导致煤中的挥发分析出和燃烧,造成严重的基体效应,制约了测量精度。本文提出了一种新的测量方法—激光剥蚀-电火花诱导击穿光谱技术(Laser Ablation-Spark Induced Breakdown Spectroscopy,LA-SIBS)用于煤质分析。LA-SIBS使用低能量的激光剥蚀煤样,剥蚀产生的样品被高压脉冲激发产生等离子体,这样就能够避免高能量激光烧蚀煤样造成的基体效应。本文搭建了一套用于煤质分析的LA-SIBS台架,首先分析了收光延时、电极材料、激光和脉冲间延时、收光位置、激光频率和激光能量等对光谱的影响,并对实验参数进行了优化。结果表明,实验范围内最优的实验参数为:收光延时为20μs、电极材料为钨、激光和脉冲间延时为100μs、收光位置为+1.5mm(电极阳极方向为+)、激光频率为3Hz、激光能量为30mJ。基于上述的参数优化,对比分析了LA-SIBS和LIBS进行煤质分析时的表现。使用偏最小二乘法对光谱数据进行建模,通过对比所得模型的拟合度、预测均方根误差、预测平均绝对误差和预测平均相对误差等参数,评估两种光谱技术分析煤中含碳量、挥发分和灰分的测量精度。实验结果如下:LA-SIBS条件下,煤质的定标曲线拟合度R~2、预测平均绝对误差、平均相对误差和均方根误差等四项指标分别为:含碳量:0.977、1.00%、1.53%和1.24%;挥发分:0.998、1.43%、10.34%和1.77%;灰分:0.998、0.86%、3.17%和1.37%。LIBS条件下,拟合度R~2、预测平均绝对误差、平均相对误差和均方根误差分别为:含碳量:0.993、1.52%、2.49%和1.68%;挥发分:0.948、1.78%、12.87%和2.16%;灰分:0.999、1.32%、5.83%和1.40%。实验结果表明:LA-SIBS的预测均方根误差、预测平均绝对误差和预测平均相对误差都比LIBS低,预测效果较好。