对基于彩虹原理的喷雾粒径分布及折射率测量进行研究，提出了一种新的参数反演算法，可同时测量喷雾液滴群的粒径分布和折射率。新算法基于经验模态分解的阀值去噪技术，能在较低信噪比条件下有效滤除噪声干扰；提出一个基于正则化的非负最小二乘方法的参数反演方法，通过彩虹主峰位置、峰谷比值实时调整反演中的折射率和粒径分布范围，以实现在无粒径分布范围等先验信息条件下，粒径分布和折射率的同时测量反演，并有效的解决了解的多值性问题。数值模拟结果表明，当信噪比降至5dB时，粒径分布的反演结果与假定分布在多数情况下仍相吻合。对空气内混式扇形喷雾进行彩虹测量研究，以14mW 小功率激光器为光源，分别在不同气液比条件下的对喷雾的粒径分布和折射率进行测量。实验结果同样表明此测量方法具有较好的精度和可靠性。