颗粒物质与当今社会的生产与生活息息相关,颗粒粒度作为颗粒的一项重要特征参数其精确测量对于相关领域发展具有重要意义。本文基于Mie散射理论、Fraunhofer衍射理论和小角前向散射法主要做了以下工作(1)研究了Mie散射理论和Fraunhofer衍射理论数学模型,使用MATLAB求解Mie散射系数矩阵和Fraunhofer衍射系数矩阵,阐明了两种理论使用的颗粒环境。(2)在Mie散射理论的基础上深入研究了小角前向散射模型,提出了偏振比法颗粒粒度测量模型,构建了基于小角前向散射法的偏振比法目标函数,该模型利用不同偏振方向上光能的比值进行颗粒粒度反演,避免了光路中其它组分对颗粒粒度测量的影响,能更好的应用于在线检测。(3)反演算法方面,对于独立模式算法,将迭代正则化与小角前向散射法相结合,推导了一种基于传统非负PT(NNPT)算法的迭代非负PT(INNPT)算法,分析确定了INNPT算法在反演服从宽分布颗粒时相对于NNPT算法具有更高的反演精度和稳定性;对于非独立模式算法,采用人工鱼群算法对小角前向散射法、正则化以及小角前向散射偏振比法三种目标函数进行反演,分析确定了小角前向散射偏振比法的反演精度、抗噪性和重复性优于另外两种目标函数。(4)搭建了传统小角前向散射法颗粒测量系统,设计并搭建了小角前向散射偏振比法颗粒测量系统。对测量系统进行标定时,首次提出采用针孔代替标准颗粒的方法,避免了标定结果易受标准颗粒浓度影响的缺点,并且针孔标定易操作,可重复利用。对国家标准颗粒进行反演,采用针孔标定结果对反演结果进行校准,验证了提出的目标函数、反演算法和测量系统的可靠性和优越性,实现了对国家标准颗粒粒度分布的重建。