基于吸收光谱的基本原理, 通过计算比尔-朗伯定律数学表达式中的参数实现了光程长度的测量。 分析了高斯线型、 洛伦兹线型和Voigt线型, 采用了Voigt线型对光谱信号进行拟合。 研究了Voigt线型峰值计算方法、 洛伦兹线宽计算和误差函数求解三个内容。 利用可调谐半导体激光吸收谱技术（TDLAS）中的直接吸收谱技术测量了氧气的吸收光谱, 得到拟合的光谱峰值数据。 将峰值数据带入比尔-朗伯定律数学表达式中, 计算出实验光程长度为66.55 cm。 对比测量值66.04 cm, 测量精度为0.78%, 该方法用于光程长度测量是可行的。

介绍了一种CO2 探空测量方法。其原理是利用朗伯-比尔定律,使用非分光红外法,通过选择合适的红外光源和红外探测器,设计了合理的电路,在定标的基础 上将测量的光强转换成CO2 浓度,制作出可用于探空测量的实验装置。通过与EC9820型CO2 分析仪的地面对比试验,结果表明,连续12天测量 的趋势一致,平均误差为9.835 ppm,验证了设计的可行性,基本满足了大气CO2 探空的精度需求,为进一步研制CO2 探空仪提供了参考。

对地球大气温室气体进行高精度的探测, 是当今数值天气预报和气候与大气环境变化监测的发展需求。 利用OP/FTIR测量法, 将一台国内率先自行研制的中波红外反射转镜式干涉光谱仪, 首次成功地用于地表大气CO2红外吸收光谱的测量。 该反射转镜式干涉光谱仪的工作谱段为2 100～3 150 cm-1, 光谱分辨率为2 cm-1。 设计了大气成分探测方法, 建立了大气浓度参数反演数理依据和定量分析算法。 采用基于比尔定律的直接法和基于HITRAN数据库及仪器函数的仿真拟合法, 建立了反演模型, 并对CO2分子的浓度进行了反演。 根据观测和模型分析, CO2的浓度反演结果在300～370 ppm, 呈现出随自然环境变化先缓慢降低再快速升高的趋势, 并在下午至傍晚之间达到低值; 同时, 随时间的变化, 用直接法计算的CO2浓度和用拟合法的仿真值表现出了良好的一致性, 所有测量数据之间的相关性高达99.79%, 相对误差不超过2.00%, 达到了较高的反演精度。 结果表明, 在遥感测量大气成分方面, 基于红外反射转镜式干涉光谱仪的OP/FTIR法是可行且有效的技术手段, 直接法或拟合法皆可实现高精度的浓度反演。

当使用激光诱导击穿光谱技术(LIBS)测量火焰场内碱金属元素时，等离子体内碱金属原子所发出的LIBS信号，会受到等离子体外火焰中基态碱金属原子的吸收，影响测量精度。基于Beer-Lambert定律和CH4-空气火焰场内气态含K物质的热力学平衡原理，建立了火焰场内K元素LIBS信号的原子吸收模型，并分析了实际生物质颗粒燃烧K元素释放浓度范围内，火焰气氛、K元素浓度分布以及总K浓度对火焰原子吸收效率的影响。研究发现，随着O2/CH4的摩尔比值的增加，火焰中热力学平衡状态下K原子占总K的比例从约25%逐步降低，火焰原子吸收效率也从86.8%逐步降低。当O2/CH4的摩尔比值大于2时，火焰尾气中会存在剩余O2，此时火焰内K原子的吸收效率均低于13%。同时，火焰中K元素浓度分布以及总K浓度的合理调整亦对火焰原子吸收效率具有降低作用。在此基础上，提出了创造氧化性气氛、调整K浓度分布来降低火焰原子吸收效率和提高LIBS测量精度的解决途径。

CO2 作为大气中主要的温室气体,其全球变暖影响比例因素为60%,对全球生态系统和社会发展带 来严重影响,因此开展CO2 的监测非常必要。基于可调谐半导体激光吸收光谱原理,在室 温下通过扫描DFB激光器波长,得到CO2 位于2004 nm的直接吸收光谱,根据Beer-Lambert定律,反演 出CO2 浓度。为了验证实验的精度,同时与基于非分散红外原理的生态通量的标准仪 器作对比,结果显示两者的测量精确度相当,可以达到0.2 ppm。这些研究 为今后的仪器小型化和外场CO2 长时间监测提供了基础。

在激光同轴送粉中，存在激光能量的吸收和衰减过程。利用Beer-Lambert定律，建立了同轴送粉中气粉两相流的温度场理论计算模型。依据所建立模型数值模拟研究了激光熔覆中的各种参数对温度场变化的影响，如激光功率、送粉量和送气量等。为验证计算模型的有效性，采用CCD实验测量粉末流温度值，从粉末流温度场分布图中可以看到，实验结果与理论计算结果十分接近。研究粉末流温度场分布情况对提高激光熔覆质量有很大帮助。