对火焰参数的精确测量是实现燃烧优化控制,提高能源利用效率,降低污染物排放的重要手段,可调谐半导体激光吸收光谱技术是近年来发展的一种基于光谱吸收的气体参数测量技术,可调谐半导体激光吸收光谱技术具有测量精度高,响应时间快,测量系统简单,能实现实时监测,对恶劣条件下气体参数测量有良好的适应性等优势,有着广泛的应用前景。本文基于可调谐半导体激光吸收光谱技术,首先利用近红外拓展频带R带2.3um处CO谱线R(30),对CO浓度进行了实时在线测量研究。测量实验包含三方面内容：实验室高温马弗炉CO浓度谐波标定实验；平面火焰炉CH4和Air预混火焰不同工况以及火焰不同位置处CO浓度实时监测；在小型燃油炉上模拟现场火焰环境,对不同工况下CO浓度进行了谐波监测研究,并基于马弗炉标定对燃油炉火焰CO实时监测浓度进行估计计算。在模拟现场测量环境中,利用测量的CO浓度结果对燃烧器进行最优化配风调整,最优配风比与燃烧器额定值吻合。单光路光束测量只能得到光路方向上的浓度平均值,对于气体参数二维分布测量需要得到多个方向上的吸收投影值,在实验室设计了气体浓度二维分布重建系统。将单路可调谐激光分为24路,交叉穿过目标区域,得到24组直接吸收信号,并采用代数迭代法计算得到目标区域气体浓度二维分布。搭建了二维气体浓度分布测量试验台,利用中心波长在1.653um的DFB激光器作为光源,选取HITRAN数据库CH4的2v3带R(3)线作为计算谱线,在常温条件下进行数值模拟和试验验证,并对重建结果进行了误差分析。同时以平面火焰中H20为测量对象,选取1.397um处的谱线对作为吸收谱线,对不同燃烧工况以及不同火焰分布形态进行重建测量研究。