随着科学技术的不断发展,颗粒材料尤其是超细粉体材料在科研及现代工业领域中发挥着越来越重要的作用,其中颗粒的很多物理化学特性与颗粒的平均粒度及粒度分布参数存在紧密联系,因此,如何快速准确的获取颗粒材料的粒径分布对于颗粒材料的广泛应用具有重要的意义。其中光散射粒径测量法由于具有非接触、反演速度快、反演精度高、可重复性好等优点而成为粒径测量中最广泛使用的方法之一。在实际工程测量中,我们通常采用Mie理论及其近似理论来分析颗粒对入射光的散射及衰减特性,从而给出反演粒径分布的实用方法。其中如何求解不适定问题,设计构建稳定、鲁棒的反演算法,从含有噪声的光散射及透射信号中获取颗粒粒度信息是光学粒度测量中的关键研究内容。目前针对粒度反演的算法主要包括独立算法和非独立算法两大类。其中非独立算法的使用需要假设粒度的特定分布,在实际中应用中局限性较大。独立算法不需要待测颗粒的先验分布信息,具备适应性强、使用范围广等特点,因而成为主要研究方向。独立算法又包含多种不同的算法,每种算法的精度和速度均有差异,因此分析不同反演算法的适用范围和优缺点,成为不同条件下选择合适算法进行粒径的反演的关键问题。本文基于颗粒的激光散射理论,对激光入射下颗粒的散射特性和透射特性、颗粒粒度反演的独立算法设计、反演算法的实验验证、反演算法的用户图形界面设计等方面进行了研究。主要研究工作包括:1.推导分析了Mie理论和夫琅禾费衍射理论,基于MATLAB实现了Mie理论和夫琅禾费衍射理论的数值编程,进而对激光入射下颗粒的散射特性进行了分析,研究了光散射测量法用于颗粒粒度反演的理论基础。2.详细研究了改进型Chahine算法、Landweber算法和Projection算法等独立算法的设计理论,基于MATLAB实现了三种算法的数值编程,通过对单一粒径分布情况及混合多种粒径分布情况的粒径进行反演实验,详细分析并比较了不同算法在反演精度、反演速度以及对噪声的敏感度上的差异,为实际应用中粒度反演算法的选择提供了理论依据。3.基于环形光电探测器,搭建了颗粒粒度测量系统,通过将反演算法应用于标准颗粒的粒度测量,分析了不同算法在实际应用中的特点。4.基于MATLAB,利用GUI实现了基于光散射法的粒度测量应用程序,将多种算法进行集成,为数据可视化及工程应用提供方便。该应用界面直观简洁,操作方便,且可以根据具体需要选择不同的算法进行粒度的反演,反演所得的粒径分布结果可以一键保存到本地,方便后续操作。