经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)方法是继快速傅立叶变换和小波分析之后,与20世纪末提出的一种新的信号处理与分解方法,擅长分析非平稳、非线性信号,该方法的特点是无需了解任何先验知识,如无需预先了解信号的函数表达式、频率范围、幅度范围等。能根据信号本身特征,将复杂的多分量信号分解成若干有限个本征模态函数(Intrinic Mode Function,IMF),和一个剩余分量的形式。经过20多年的发展,该方法以其完备性、自适应性、可调制性、近似正交性等诸多特性在对非平稳信号的分解领域独处优势。彩虹测粒技术是一种针对微小的透明或半透明粒子的折射率和直径等参数的非接触式光学测量方法,该方法可同时测量微粒直径和折射率。其测量原理基于自然界中的彩虹现象,故称彩虹测粒技术。彩虹的形成源自光线照射在粒子上,一部分光线被粒子外表面直接反射,一部分投射后经内表面反射,这些经历了不同次数粒子内部和外部不同光程的光线的相互叠加和干涉,在几何光学彩虹角附近形成的干涉条纹就是彩虹,因此彩虹分布对粒子的直径和折射率非常敏感。彩虹测粒技术由于其非接触、信息量大、反应速度快、精度高等优点,在小粒子参数测量领域应用广泛。本文研究了经验模态分解方法的理论和彩虹测粒技术理论,将两者相结合,提出了一种彩虹-经验模态方法,实现对粒子的高精度在线测量。在彩虹信号中,信息量大,本文研究了彩虹信号中不同的分量结构分别对粒子不同参数的敏感程度,通过不同的分量对不同参量表现出的不同敏感程度,利用经验模态分解方法从彩虹信号中提取完整的分量结构,利用这些分量实现对粒子各个参数的高精度反演计算。EMD方法由于具有很好的完备性在对彩虹信号进行分解与重构时具有其自身不可被替代的优势,但也存在需要进一步解决的难题,例如端点发散和模态混叠等。本文对EMD过程的每一步进行分析,提出了针对彩虹信号的改进EMD方法,解决了在对彩虹信号的分解过程中出现的包络拟合、端点发散和模态混叠等问题。通过实验验证了彩虹-经验模态方法的有效性。基于EMD方法,设计了试验测试系统,测试系统巧妙利用平面镜与滑轨。利用平面镜的相对旋转角度对彩虹散射角度进行标定,该方法解决了彩虹测粒技术中散射角度无法准确测量的难题。最后,本文编写了基于Windows系统的运行软件,和基于Matlab软件的GUI可视化图形界面,实现了基于彩虹-经验模态方法的对微粒参数的在线测量。通过实验对本文所提出的方法,设计的彩虹信号采集装置,以及软件系统进行了验证,实验结果表明,本文研究的方法具有高可靠性和高精度特性,具有较高的工程应用价值。