颗粒物的流速分布和粒径的准确测量对掌握流场分布规律和环境问题研究均具有重要的意义。当前，对颗粒物的流速分布和粒径实时监测的光学方法仍存在系统复杂、难以调节、测量参数单一等不足。激光自混合技术具有系统结构简单、体积小、精度高等优点，已实现速度、距离、位移等物理量的准确测量。本文在激光自混合理论与数值分析的基础上，设计搭建了基于DFB激光器的激光自混合传感研究平台，对颗粒物流速分布和粒径进行了在线测量。　　1)提出了一种激光自混合测量矩形管道流体层流流速分布和流量的方案。在激光自混合和矩形管道层流流速分布理论的基础上，分析了矩形管道内流体层流运动时的激光自混合信号频谱特征，得到了矩形管道层流流速分布特征和流量值。实验测量的矩形管道流速测量值平均相对误差为2.7％，流量值相对误差在2.0％以内，实验结果与理论相一致。　　2)实验研究并证明了激光自混合技术测量颗粒物粒径的可行性。设计了激光自混合测量烟气颗粒物粒径的方案，通过对烟草烟气和蚊香烟气的激光自混合信号功率谱密度进行洛伦兹拟合分析，得出烟草烟气颗粒物平均粒径在一定范围内波动，平均值为445.4nm。蚊香烟气颗粒物平均粒径在一定范围内波动，平均值为247.8nm。　　3)模拟分析了激光自混合系统关键参数对信号的影响，研究了激光自混合信号处理方法。模拟分析了激光自混合信号采样次数、采样时间、采样频率对粒径反演精度的影响，结果表明增加采样次数、采样时间、采样频率均可以提高粒径反演精度，随着采样次数、采样时间、采样频率的增加，粒径反演精度上升的趋势减缓。r=0.5μm粒径的颗粒物，采样时间0.1s、采样率105dot/s，7次的采样平均可以将粒径反演误差降低到1％以内。