环境、农业、能源、化工、航天等领域对颗粒粒度的在线测量的需求十分紧迫，实现颗粒粒度的快速、准确测量对于相关领域的发展具有重要意义。由于光散射法具有测量装置简单、精度高、重复性好且容易实现在线测量等优点，已成为近几年工业在线测量颗粒粒度分布应用最广泛的方法之一。颗粒粒度分布的求解是一个不适定问题，需引入反演算法，而反演算法的精度、鲁棒性、速度、抗噪性是在线测量的关键。因此，本文对数学模型的推导计算、反演算法及实验分析三方面进行了研究。　　首先，研究了 Mie散射理论、Fraunhofer衍射理论及瑞利散射理论的数学模型。利用 Matlab软件计算了颗粒的散射系数、消光系数、散射光强及基于Mie散射理论、Fraunhofer衍射理论的光能系数矩阵，并比较了两种理论求出的光能系数矩阵的异同，为接下来的反演算法的研究和实验系统的搭建提供基础。　　其次，在反演算法方面，对函数约束算法和无函数约束算法两方面进行了研究。在函数约束算法方面，根据传统的目标函数在反演过程中出现分布曲线过度拟合、特征参数容易溢出等不稳定问题，建立了一个基于Tikhonov正则化理论的目标函数，在此目标函数上，分别引入人工鱼群算法和量子粒子群算法用于颗粒粒度分布的重建；在无函数约束算法方面，针对传统的Chahine迭代算法抗噪能力差，对迭代次数敏感，导致在反演过程中易出现毛刺、伪峰、震荡等不稳定现象，提出正则化理论与 Chahine迭代算法相结合的改进算法，从而改善了反演算法的稳定性，提高了反演结果的精度。　　最后，搭建了一套以Mie散射理论为基础的小角前向散射测量系统。利用CCD采集散射信号，应用图像处理技术提取实际的散射光能分布。并利用所提出的算法实现了国家标准颗粒物的粒度分布的计算。结果表明，所提出的算法能很好的反演颗粒粒度分布，反演速度快，精度高。其中正则化的人工鱼群算法和量子粒子群算法反演所得的D50的相对误差在1％以内。而正则化的Chahine迭代算法反演所得的D10、D90的相对误差在5%以内，D50的相对误差在3%以内。