本发明提出一种可变帧率的激光吸收光谱层析成像系统，包括层析成像传感器、激光器控制模块、可调谐二极管激光器、数据采集模块、主控模块和计算机等；由同一时钟源为激光器控制模块、数据采集模块、主控模块提供工作时钟基准，保证模块间的同步工作；由主控模块为激光器控制模块和数据采集模块提供触发信号，通过固定激光器的单次扫描时间，调整扫描间隔以适应触发信号频率，实现系统成像帧率调节，减小激光器扫描过程中待测区域随时间变化的扰动对光强测量的影响，同时数据采集模块在激光扫描期间进行采集，在其搭载的外部存储器中缓存高速数据流；该系统可用于重建被测区域温度和气体浓度的二维分布，在燃烧诊断等领域具有广阔的应用前景。