颗粒体系是由大量粗颗粒堆积形成,是复杂的多体相互作用体系,呈现出颗粒尺度的结构不均匀和动力学不均匀性的基本特征。颗粒体系的基本特征决定了从基本理论到实验手段上,表征与建立颗粒材料结构与性能的相关性都极其困难。现有测试分析手段所描述的颗粒系统组织结构过于简单化,缺乏对颗粒结构和动力学的真正认识,从而制约了颗粒体系研究的发展。因此,开展颗粒体系结构和动力学性质的测量,是理解和认识颗粒体系重要物理和力学问题的基础和依据。电子散斑干涉法（ESPI）作为一种光学测量方法,与其他颗粒测量实验方法相比,ESPI测量具有测量精度高、非接触式、全场测量和在粗糙表面也能获得清晰条纹等优点,能有效对颗粒体系对外界荷载的敏感反应精确测量。本文通过ESPI方法研究了颗粒体系在受集中荷载作用时的颗粒转动,和基于光学方法颗粒体系受压缩时的位移应变测量研究。主要研究工作包括:（一）ESPI测量的基本理论和实验方法。首先阐述了用ESPI方法进行测量的基本理论,包括ESPI技术的基本原理方法、相移技术、滤波技术、解包裹技术,并绘制了ESPI图像处理的方法流程。然后介绍了ESPI二维平台的搭建,该平台集成两个方向ESPI面内测量光路,采用3CCD相机进行图像采集,用压电陶瓷驱动改变光程进行相移。对采集图像进行图像通道分离,对给定方向的单通道图像分别进行图像处理,得到该方向测量信息,从而实现面内两个方向的测量。（二）ESPI测量方法的颗粒体系转动实验研究。首先介绍的颗粒材料转动基础理论,然后介绍了ESPI进行转动角度测量的新方法原理,并根据这个旋转测量原理,进行了颗粒的旋转台实验,计算得到的旋转角度与旋转台的旋转角度基本吻合,说明了这种角度测量方法的精确性。最后进行了聚氨酯颗粒体系集中荷载作用下的旋转实验,在三边固定,上方自由的情况下,颗粒以旋转为主,通过这个实验可以看出ESPI方法在测量颗粒旋转角度时的有效性和敏感性,为以后进一步分析颗粒间接触力的传递过程和能量损耗提供基础。（三）颗粒体系位移应变测量实验研究。首先介绍了ESPI应变测量理论原理,对沙子-PMMA颗粒体系进行测量实验研究,可以发现颗粒体系中条纹的连续分布,在细沙中也可以看到条纹,这反映出ESPI方法对于颗粒体系的变形情况十分敏感,ESPI方法对于颗粒体系的测量具有广泛的适用性。然后进行了聚氨酯颗粒体系的压缩实验,由于颗粒在加载过程中,会有颗粒转动与应变变形的耦合,并反映在相位图条纹上,可以通过相位图定性分析,得到颗粒发生变形的情况和力的传递途径。从相位图条纹图中提取出颗粒应变变形信息,还有待进一步研究。最后,采用数字图像相关（DIC）方法进行了颗粒体系应变研究。分别用DIC方法和电测法进行了聚氨脂材料的拉伸弹模测量研究,两种方法测量结果十分相近;然后采用DIC方法进行了聚氨酯颗粒压缩的应变测量,并根据颗粒的位移和应变测量信息对颗粒体系在单向压缩作用时的力学行为进行了分析。