气体浓度准确测量在碳排放监测、特高压故障诊断、医疗诊断、地质录井和环境污染监测具有重要作用。吸收光谱技术被广泛应用于气体浓度测量,其测量的理论基础是Beer-Lambert定律,Beer-Lambert定律给出了吸光度与气体浓度具有线性关系。但是实际测量中吸光度与浓度之间存在线性偏离问题,因此无法保证气体浓度测量的线性度和灵敏度。针对Beer-Lambert定律的线性偏离问题,本文通过差分吸收光谱技术测量SO2气体开展Beer-Lambert定律的线性偏离机制及其补偿算法研究。在理论上基于复色光光强加和性阐明了Beer-Lambert定律线性偏离机制和影响因素,在此基础上提出了自适应差分吸收光谱技术,该技术通过自动选择测量波段消除了线性偏离误差,实现了宽浓度范围的气体线性测量。最后,利用自适应差分吸收光谱技术测量了CS2浓度,实现了宽浓度范围的CS2高精度线性测量,证明了该方法可以适用于吸收特征不同的气体。首先,开展了Beer-Lambert定律线性偏离机制研究。依据复色光光强加和性推导得出总吸光度与总柱浓度之间的关系,基于该理论关系式给出了线性偏离出现的相关因素,并基于实验验证了理论推导的正确性。本文以SO2为实验样气开展线性偏离机制研究,基于理论分析给出光谱强度、总柱浓度和光谱分辨率对线性度的影响规律,针对以上三个因素设计了实验方案,实验结果进一步验证了理论结果,得到以下结论:线性偏离出现的根本原因是每一个探测器接收到的都是复色光,而Beer-Lambert定律成立是针对单波长光,探测器接收光的波长线宽取决于光谱分辨率,光谱分辨率与线性偏离程度呈负相关关系;总柱浓度为影响线性偏离的因素,与线性偏离程度呈现正相关关系,在216～230 nm范围内SO2气体的总柱浓度线性测量阈值为171.4 mg/m~2;光谱强度同样为影响因素,吸光度测量结果随光谱强度的衰减持续增大。然后,针对上述线性偏离问题,本文提出了自适应差分吸收光谱算法（A-DOAS算法）以实现气体浓度的线性测量。该算法首先开展光谱数据采集及预处理。采集待测气体的紫外吸收光谱数据,并进行数据预处理,从而获取气体特征吸收波段差分吸收光谱数据;其次,开展自适应波段划分与参数计算研究。利用窗口参数可调的自适应滑动窗划分特征吸收波段,该滑动窗移动步距、窗口宽度及左右边界均为依据实际需求可调的参数,再基于多波长最小二乘法计算相应测量波段的估计系数;然后开展基于估计系数的自适应动态寻优研究。根据标准差和99.7%置信区间计算得出筛选半径,而后根据筛选半径对估计系数展开初步筛选,得到最佳估计系数数据集,再根据分段偏最小二乘法从最佳估计系数数据集中筛选得出最优估计系数;最后,基于筛选所得最优估计系数进行测量浓度值反演和相对偏差计算。最后,为评估A-DOAS算法的线性度和稳定性,分别以SO2和CS2为实验样气开展了气体浓度测量实验研究。实验中选用的SO2和CS2特征吸收波段分别为200～230 nm和203～215 nm,基于CS2为实验样气获得的Beer-Lambert定律线性偏离规律与测量SO2气体结论一致,得出CS2气体的总柱浓度线性测量阈值为6.79mg/m~2。对比两种气体分别采用宽波段测量法、窄波段测量法和A-DOAS算法处理所得实验结果:在高浓度气体环境测量时,A-DOAS算法和窄波段法具有良好测量线性度,但是窄波段法的测量稳定性相对较差;低浓度气体测量时,A-DOAS算法和宽波段测量法则均具备良好测量线性度、精度、稳定性。因此,A-DOAS算法在高、低浓度气体环境中均具有良好的测量精度和线性度,可基于该方法实现线性多浓度梯度气体测量。