多相流广泛存在于自然环境和工业生产中,研究多相流中颗粒的关键参数对深入了解多相流机理、优化设备和生产过程有着重要的意义。干涉粒子成像技术经过多年的发展,已实现对流场中球形透明颗粒和不规则颗粒的类型识别与参数测量,对多相流的研究有重要的科学意义和实用价值。本文基于干涉粒子成像技术,对球形透明气泡颗粒的粒径和瞬时粒径变化,以及不规则不透明煤粉颗粒的尺寸和形貌进行了测量研究。论文的主要研究内容如下:在球形透明颗粒测量方面,针对相对折射率m<1的颗粒,提出了用于测量微米级颗粒瞬时纳米级粒径变化的相位临界角散射法。理论推导表明,颗粒临界散射光信号中的高频精细结构,其相位对气泡的粒径变化高度敏感,会随粒径的变化线性移动。基于德拜级数展开模型,对不同折射率和粒径气泡的临界散射光信号进行了计算分析,模拟验证了该方法的可行性。设计单气泡发生装置,对上升单气泡的粒径及粒径变化进行了测量。模拟和实验结果表明,相位临界角散射法可以测量微米级气泡低至数十纳米的粒径增长,为气泡动力学特性的研究提供了有潜力的方法。在不规则颗粒测量方面,针对不透明的颗粒,提出双光束干涉粒子成像系统。该系统采用双光束照明的方式照亮了颗粒面向相机的整个侧面,相比于传统的单光束照明方式,得到的干涉图中包含了更为准确的颗粒粒径和形貌信息。为验证双光束干涉粒子成像的测量精度,在实验系统中引入了数字同轴全息系统,通过彩色相机的红、绿通道分别对全息信号和干涉信号进行记录,实现了对同一煤粉颗粒相同投影面的测量。测量结果表明,干涉图的二维傅立叶变换和对应全息重建聚焦图的二维自相关在形状上具有良好的一致性,且尺寸的相对偏差基本在9%以内,实验验证了双光束干涉粒子成像系统在测量微米级不透明颗粒方面的精度。此外,双光束干涉粒子成像系统的后向结构有助于该技术的后续仪器开发和实际应用。本文的研究发展了相位临界角散射法用于气泡粒径和瞬时粒径变化的测量,提出了双光束干涉粒子成像系统用于不规则的不透明颗粒的测量,为干涉粒子成像技术的扩展应用和仪器开发提供了新的思路,为多相流中颗粒的测量研究提供了新的技术手段。