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开发了一套基于激光自发拉曼散射(SRS)线成像的光学诊断系统，并应用于气体摩尔分数的定量测量.针对性设计的激光脉冲展宽器有效地避免了高能脉冲激光造成气体裂解、损伤石英玻璃和点燃可燃气体等现象的发生，并提高了气体SRS信噪比.在0.02MPa-0.4MPa压力和室温下，对空气以及一元和多元混合气体进行了同步10通道SRS实验，分别得到了氧气(O2)和二氧化碳气(CO2)相当于氮气(N2)的相对响应因子RO2和RCO2为1.47和1.29.每个通道对应长6.6mm×直径1mm的激发区域.在CO2分子数相同的纯一元和与N2混合的气体SRS比较实验中发现，混合气体中CO2振动斯托克斯Q支光谱及转动斯托克斯O支和S支光谱受到N2更大的干扰，但没有影响相对标定因子的确定.在0.1MPa～0.4MPa不同压力和室温下，对O2、CO2和N2的混合气体中的O2、CO2的摩尔分数进行了精度预测，得到了较为满意的结果.该系统可应用于动态燃烧场的光谱检测与分析.