近些年来,痕量气体含量的监测成为各国都十分关注的热点问题,它涉及到了大气污染、工业生产、医疗卫生等诸多方面,对人类的生产生活和环境的保护都具有重要的意义。其中TDLAS技术以其选择性好、灵敏度高、快速响应的优点被这一领域广泛应用,基于Beer-Lambert定律,增加气体吸收光程是监测低浓度气体最直接最有效的方法,传统的增长光程技术被近些年发展起来的积分球技术所替代,然而积分球制作工艺复杂、价格昂贵,因此研发了制作方便、参数易于调节的高漫反射方型腔。本论文主要以TDLAS技术测量空气中氧气的吸收信号为手段,以方腔结构作为吸收池,实现气体吸收光程的增长,重点进行了方腔结构增长光程规律的研究。　　开展了氧气气体监测的光谱分析方法研究。通过分析氧气吸收光谱特征,确定了研究氧气在760nm波段的吸收光谱;针对氧气吸收光谱特征,以及Beer-Lambert定律,建立了氧气测量的TDLAS方法;搭建了实验系统和装置,实验测量了空气中不同距离下氧气的直接吸收信号,得到了光程与氧气吸收光学参量之间的线性关系。　　开展了立方腔结构增长气体光程规律的研究。理论上,进行了方腔结构光场理论的分析,验证了其有效光程理论公式的适用性;实验上,建立了方腔TDLAS氧气测量系统,通过探测方腔不同入射位置和不同探测位置有效光程的变化,证明了方腔内部光场分布均匀;通过变化立方腔的开孔比、尺寸、涂层反射率等结构参量,探测研究了其有效光程的变化,研究表明,立方腔有效光程与开孔比是呈规律性反比关系;随着立方腔尺寸增加,其有效光程也不断增加,当涂层反射率为97％、开孔比为0.006时,有效光程是腔边长的20倍;立方腔其内壁涂层反射率越高,立方腔有效光程越大,而且测量的精准性越高;最后总结出了立方腔有效光程与开孔比、反射率等结构参量间的解析关系式。　　开展了串联腔结构增长气体光程规律的研究。通过改变串联腔中串联孔径位置及大小,测量串联腔有效光程的变化,表明改变串联孔径位置,对串联腔有效光程基本上没有影响;而随着串联孔径由小及大的变化,也就是串联腔内表面积不断减小,串联腔的有效光程则呈现着e指数下降的趋势;研究还表明串联双腔有效光程小于两个单腔有效光程之和,但远大于同体积单一长方腔有效光程。