提出了一种基于Fraunhofer衍射理论的燃烧颗粒粒径在线测量方法。根据固体推进剂药条燃烧火焰辐射光谱特性,选取450 nm蓝紫光激光器为光源,采用450 nm滤波探测方式消除固体推进剂燃烧的自发光辐射影响,搭建了固体推进剂药条燃烧颗粒粒径的在线测量系统。并利用10.9 μm标准颗粒、160 μm标准颗粒、及混合标准颗粒系对该系统开展粒径测量验证。燃烧实验的结果表明,固体推进剂药条燃烧颗粒的粒径约为10 μm和160 μm,呈双峰分布特征,数目分布主要集中在160 μm左右,随着药条燃烧时间增加,10 μm附近颗粒数量增多,160 μm附近颗粒数量减少。对于同一燃速下的固体推进剂,初始测量高度越高,燃烧颗粒的粒径越小。在初始测量高度相同时,不同燃速下燃烧颗粒的平均粒径相差不大。这些结果为固体推进剂燃烧过程研究提供了参考。

建立了以线阵CCD作为探测组件的激光衍射粒径测量系统用于颗粒群直径分布的测量。在数值计算的基础上，分析了传统Chin-Shifrin积分变换粒径分布反演算法存在的两个问题：小粒径反演结果的发散和多假峰现象，并结合理论分析给出了这两种现象的物理图像。提出了修正积分变换公式以解决小粒径反演结果发散的问题并针对Chin-Shifrin变换的具体应用，通过对比散射光强角分布特征，研究了Fraunhofer衍射对Mie散射近似的有效角度范围。计算结果显示，最大近似角度是随着粒径参数上升单调下降的，但积分变换的精度是不断提高的。最后，应用改进的Chin-Shifrin反演算法处理了实验测量数据，结果表明，改进的反演算法的精度较高，适合工业领域的应用。

理论上验证了shifrin变换粒度反演算法.采用Fraunhofer衍射理论计算前向散射光强,并利用shifrin变换进行了粒径反演.模拟结果发现,shifrin变换算法能够反演出被测单一或多分散颗粒群的粒径峰值位置,且随着接收CCD像元总数的增加,反演的准确度也会增大,但是在被反演的峰值周围会存在一定数量的小峰.随着接收衍射角的增大,也能相应地增大反演的粒径范围.中心涂黑一定数目的CCD像元并不会对反演结果造成很大的影响.

激光夫琅和费衍射测粒技术正日趋成熟，应用领域也在不断拓展。为了测量和分析瞬态喷雾过程的雾化特性，作者设计一激光瞬态颗粒测量装置，并以此对标准颗粒、医用喷雾器、柴油机喷嘴、结晶成核过程等作了验证试验，证明其具有测量准确、快速简便、自动化程度高等优点.