本文在烟雾颗粒光散射特性研究基础上建立了多光谱角散射数学模型,实现了烟雾颗粒粒径的在线测量.烟雾是早期火灾探测的重要参量,烟雾颗粒的光学特性是目前火灾烟雾探测研究的重要内容,而烟雾颗粒的粒径大小及其分布规律是影响烟雾光学特性的重要因素,烟雾颗粒的生长规律和几何图像特征是烟雾颗粒粒径测量研究的基础.因此,烟雾颗粒光学散射特性和烟雾颗粒粒径大小及其分布是本文研究的主要目标.围绕着烟雾颗粒光学散射特性和烟雾颗粒测量,本文开展了一系列研究:采用扫描电镜实验测试了不同材料的烟雾颗粒图像,通过相应的图像处理方法获得了主粒子粒径和凝团的回转半径,根据分形幂律函数规律研究了早期烟雾颗粒分形维数和分形系数.为了在线测量烟雾颗粒粒径,本文采用TSI扫描电迁移率测试仪器测试了标准火烟雾颗粒粒径大小及其分布,采用数学拟合方法研究了烟雾颗粒粒径分布规律,为本文的光散射测量方法提供有价值的先验知识.围绕着烟雾颗粒粒径的测量,本文首先阐述了Mie散射理论,并对其数值计算方法进行研究,采用了一种连分式方法计算对Mie散射系数进行高精度计算.在烟雾颗粒光散射特性研究的基础上,建立了多光谱角散射数学模型,对粒子群角辐射光通量进行数值计算,对各种影响因素进行了定量分析.为了消除烟雾浓度的影响,定义了角散射系数概念,建立了角散射系数与烟雾粒径的关系式,定量分析了各种影响因素.在烟雾颗粒光散射理论指导下建立了一套烟雾颗粒光散射实验装置,对火灾探测中常用的几种材料的烟雾辐射光通量进行了测量,从流速、烟雾浓度和波长等几个方面对不同材料烟雾光通量的影响因素进行分析比较.根据实测的辐射光通量,由角散射系数与烟雾颗粒粒径关系式,计算得到了不同材料烟雾颗粒粒径,达到了本研究之目标.本研究为火灾探测中烟雾颗粒粒径在线测量与光学散射特性研究提供了新的思路和切实可行的实践方法.