大气中的粉尘颗粒严重危害人类健康和财产安全,粉尘颗粒的测量已引起国家的重视。实现粉尘颗粒快速、准确测量对于能源、材料、制造业、化工、环境等领域的发展具有重要意义。由于光散射法具有装置简单、精度高、灵敏度高等优点,在近几年已得到广泛应用。本文研究了Mie散射理论、Fraunhofer衍射理论,分析了多颗粒系的散射光能分布的推导,实现了Lentz连分式法计算Mie散射理论的数值。在函数约束反演算法方面,先介绍了正则化理论及其参数的选择,传统的智能算法反演时存在鲁棒性差和易陷入局部最优的问题,针对这些缺点,本文提出将正则化理论与细菌觅食优化算法相结合的方法,通过引入Tikhonov平滑泛函来构建目标函数,采用L曲线法确定正则化参数;再利用PSO和BFOA迭代计算来搜寻函数的最优解。对比仿真实验结果,表明BFOA反演颗粒粒度比较成功,稳定性很好,且具有较好的鲁棒性。另外,在无约束反演算法方面,提出了NNPT算法的自迭代改进方法,分析对比改进前后仿真结果,改进后NNPT反演精度明显提高,且稳定性较好,并进一步分析了系数矩阵性态的改进原因。本文设计并实现了粉尘颗粒测量系统及其测量软件,实现了参数设置、测量控制、数据采集、反演计算、结果显示与保存的功能。该系统搭建了实验平台,对国家标准颗粒进行了实验测量。实验结果表明,该测量系统能成功反演国家标准颗粒的中值粒度及粒度分布,速度快,精度高。测量得到D50的相对误差均小于2%,这符合相应国家标准GB/T 19077.1-2008,D50的相对误差在3%以内的要求。