粒子广泛存在于大气、工业、生产等各个领域,粒子的尺寸、速度、位置、相态、浓度是粒子场测量的主要参数。干涉粒子成像(IPI)技术因其具有高精度、非接触、实时处理等优点被广泛应用于液滴、气泡、喷雾、云粒子等粒子场的测量。本论文以透明的椭球粒子和非透明的不规则砂砾为研究对象,分析了两种粒子的散射特性,分别获得其聚焦像和离焦像,推导了不规则粒子的尺寸测量方法,并进行了相应的实验测量。本论文的主要工作:1.基于球形粒子散射光特性,对透明椭球粒子的散射光进行了光线追迹分析;透明椭球粒子在聚焦面形成有限个像点,离焦面形成相应的条纹图或散斑图;对于离焦条纹图,给出了根据聚焦像计算椭球尺寸的方法;对于离焦散斑图,给出了根据散斑图的2D自相关计算椭球尺寸的方法;并对球形粒子通过热拉伸得到的椭球粒子进行了实验验证。2.对非透明不规则粒子的干涉成像测量进行理论分析,给出了粒子尺寸计算方法。采用多个狄克拉函数的集合表征非透明不规则粒子的分析方法,分析了其聚焦像和离焦像的特性。通过模拟分析可以得到:粒子的最大尺寸方向对应于其离焦像的2D自相关中心亮斑的最小尺寸方向,粒子形状可由聚焦像2D自相关或离焦像2D傅里叶变换得到,粒子尺寸可由离焦像2D自相关得到。3.搭建了可同时采集粒子聚焦像和离焦像的IPI双光路测量系统。对不同形状的砂砾进行实验,并通过粒子的聚焦像获取其形状信息,通过离焦像2D自相关运算实现尺寸的测量;进行了砂砾最大尺寸所在方向的转向实验,测量误差小于10%。