粒径和折射率是颗粒的两个重要参数,对颗粒的理化性能具有重要的影响,颗粒粒度和折射率的精确测量,可以确定颗粒的尺度和成分,对工农业生产、科学研究、环境监测等领域具有重要意义,是颗粒测试领域的研究热点。基于光学散射的颗粒粒径测量方法是应用最广的一类方法,该类方法基于颗粒的散射光分布特性确定颗粒粒径,但散射光分布特性不仅与粒径有关,还与颗粒折射率有关。因此,本文围绕颗粒的粒径和折射率测量,基于Mie散射理论、几何光近似理论(GOA),深入研究了颗粒粒径和折射率方法,主要工作及创新点如下:1、基于Mie理论与GOA理论研究分析了颗粒光强分布情况,并考虑衍射光及表面波的影响,改进了GOA理论的光强计算方法。推导了散射光傅里叶变换频谱光强分布公式。与基于传统GOA理论的方法相比,改进GOA理论方法在更大的散射角范围内与Mie理论的计算结果一致,其不仅可以计算反射、折射谱点位置,还可以计算衍射谱点与表面波谱点。2、提出了基于衍射谱点距离测量粒径的新方法。根据衍射子波的傅里叶变换,推导出衍射谱点距离与粒径的关系,通过数值模拟得到在散射角为4?、接收半角为3?的接收参数下可以清晰获得衍射谱点。设计并搭建了实验系统,分别对国家标准物质聚苯乙烯(PSL)颗粒与玻璃微珠颗粒的粒径进行了测量,测量结果与标称值的误差小于2.0%,验证了衍射谱点法的有效性。该方法不需要事先已知颗粒折射率,可以精确测量颗粒粒径。3、研究了基于颗粒散射光谱点成像的折射率测量方法。分析了成像系统接收角和放大率偏差对颗粒折射率测量精度的影响,给出了接收散射角范围和放大率的取值范围。提出一种基于线性拟合精确确定散射角和放大倍率的实验方法。基于自相关法与高斯插值精确地确定了两谱点图像的空间距离,研究了影响谱点距离精度的因素。进行了标准PSL颗粒、玻璃微珠和水滴三种不同颗粒的测量实验,通过数据拟合方法提高了测量精度,验证了所提方法的有效性。4、提出了采用双光束对射照明颗粒,在两个散射角同时接收散射光的同时测量粒径和折射率方法。该方法在散射角90?方向,利用两反射光谱点距离测量颗粒直径;同时在散射角65?方向利用反射、折射光产生的干涉条纹测量颗粒折射率。利用搭建的光学实验系统分别对标准PSL颗粒、玻璃微珠和单颗粒水滴进行了测量,验证了方法的有效性。