雾化喷雾技术广泛应用于工业生产及日常生活中,喷雾过程在许多工业应用中发挥着主导作用,包括喷雾燃烧、喷雾冷却、喷雾干燥以及喷雾吸收脱除污染物等。准确测量喷雾参数可以提高生产效率,控制工业过程,因此发展高效的液滴参数测量技术具有重要的科学意义。彩虹测量技术是基于光散射的一种液滴参数测量手段,与传统测量技术相比具有实时快速,非接触,精度高等优点,本文通过理论分析、数值模拟计算和实验研究等方式对彩虹测量技术进行了研究。介绍了几何光学理论、Airy理论、Lorenz-Mie理论、Debye级数分解理论以及Nussenzveig理论的基本原理,并利用上述理论对不同液滴参数下的散射彩虹光强进行数值模拟,比较了各理论在计算精度、计算速度等方面的差异性。对于内部折射率均一的单液滴,利用Mie理论模拟其彩虹光强分布,并对不同参数下液滴的彩虹光强特性进行了分析。对于内部存在折射率梯度的单液滴,利用Debye级数分解理论推导出适用于多层球的Debye散射系数,基于此提出了单液滴参数的反演算法。针对其中较为复杂的多层球模型,以燃油液滴为例,将不同蒸发模型下计算所得的蒸发液滴内部温度分布曲线与实际测量数据进行对比。数值计算结果表明:三次多项式分布模型中温度分布曲线与实验数据更匹配,无需辅助手段测量液滴表面温度;改进后的彩虹测量算法具有比较高的反演精度且避免了其他模型存在的多解问题,能够准确反演蒸发液滴内部的温度分布。对液滴群的彩虹特性研究及参数反演计算,由于Mie理论计算量过大,因此使用复角动量理论作为液滴群彩虹研究的基础理论,分析不同参数下液滴群的全场彩虹特性并提出了与液滴群参数计算相适应的量子粒子群优化算法。数值计算结果表明:引入复角动量理论计算液滴群的全场彩虹光强,能够显著提高运算效率,改进后的彩虹测量算法反演精度较高且抗噪能力强,能够准确反映液滴群粒径分布。搭建了彩虹测量实验系统,利用单色激光照射均匀液柱、加热液柱以及雾化液滴群等对象,在后向散射区利用CCD收集彩虹光强信号,经过滤波处理后利用前文提出的反演算法对上述对象的粒径和折射率等参数进行测量。实验结果表明:单液滴和液滴群的彩虹光强分布特性与数值模拟结果基本一致,基于改进后的彩虹测量算法能够实现液滴和液滴群参数测量,折射率计算误差小于8×10-4,粒径计算误差小于9%。