颗粒材料广泛应用于医药、化工、冶金、电子、机械、轻工、食品、建筑及环保等行业。颗粒的许多重要特性与颗粒的大小与形状密切相关。光散射法颗粒粒度分布测量具有测量速度快、重复性好、可测粒径范围广、可进行非接触测量等优点，现在向提高测量精度、改进反演算法、进行形状表征、粗糙度表征及在线监测的方向发展。　　本文系统研究了光散射法颗粒粒度测试和形状表征的原理，建立了完善的数值模拟与计算模型，实现了光散射法粒度测试和形状分析的计算机模拟，为测量系统的调试和改进提供了方便的手段。　　本文首次提出采用直射式激光束所产生的颗粒群衍射光强分布信号测定粒度分布的新思路，从理论上证明了颗粒群的衍射光能量角分布在时间积分和空间积分上的可替代性。在此基础上，建立了直射式激光颗粒粒度实验测量系统。该系统避免了由于光源的扩束而带来的杂散光以及系统体积增加等问题，提高了信号的信噪比，调试简单，体积大大减小，运行更加稳定可靠。由于计算机和CMOS技术的发展，光电检测的器件由高灵敏度的CMOS面元替代传统的光电环靶，大大提高了测量的精度和速度。针对Mie散射计算种速度过慢或产生溢出和不收敛等现象，本文研究设计了一种Mie散射新算法。该算法的特点是不受颗粒尺寸及折射率的限制，不会产生溢出和不收敛的现象，且具有较快的计算速度。　　光散射谱中同时含有反应颗粒大小和形状的信息，而光散射法用于颗粒形状的表征尚处于起步阶段。本文建立了非球形颗粒的形状光散射数值模型，并进行了模拟试验研究。研究表明对于单一形状的颗粒采用相关系数表征其形状是行之有效的，可以应用于实际监测中。并进一步提出采用频谱分析来分析颗粒的形状分布，并进行了实验验证。　　本文对表征壳里轮廓粗糙度的方法进行了分析比较，并提出采用周长-面积法度量颗粒轮廓粗糙度是最有效的方法。　　本文采用新型CMOS图象传感器，高分辨率显微摄像头及同步频闪技术，搭建了能够实现粒度测量、形状表征及轮廓粗糙度表征的直射式激光颗粒表征系统。系统的各项指标都在实验中得到了验证，表明本文建立计算模型、搭建的硬件平台是完全可以满足实际需求的。