激光粒度仪是基于静态光散射原理测量颗粒粒径的一类光学仪器。为了研究激光粒度仪的测量下限和分辨力，定义了能测量0~π范围内散射光的激光粒度仪理想光学模型，并基于采样定律研究了理想模型下的最优探测器密度系数。实验结果表明，在散射光能分布丢失的容忍极限为0.1%时，理想模型的最优探测器密度系数为1.0905。在0.5%的噪声强度下，理想模型的测量下限为40 nm，对粒径为100、200、300 nm颗粒的分辨力分别为50.5%、67.3%、75.0%。用搭建的理想模型实验装置对聚苯乙烯标准微球进行了测量，结果表明，该实验装置的测量下限可达50 nm，对粒径为100、200、300 nm颗粒的分辨力分别为50.0%、55.7%、75.0%。

雾化器雾滴粒径分布作为评价雾化器性能和治疗效果的重要指标，其检测方法对测量结果起到关键作用。通过采用Mie散射改进算法的激光粒度分析仪，研究压缩式雾化器流量、雾化杯、检测载体、检测环境对雾滴粒径分布的影响，试验表明：在检测环境和条件相同情况下，压缩式雾化器输出流量与雾滴粒径分布及占比呈正相关，与相同雾滴体积分布及占比前提下的粒径大小反相关；使用配套雾化杯更能保证有效颗粒集中分布；根据不同载体，只有合理设定粒径分布及占比参数，才能使雾化器的性能检测具有可比性；为避免外界光照环境干扰，应尽量在无外部光线的条件下进行检测，得到的数据才可靠。

利用奇异值分解方法,分析了激光粒度仪的光能系数矩阵特性,定义了可以反映粒度分布随光能分布变化的灵敏度参数,给出了特定参数条件下的测量上限。推导得到了仪器的测量上限与物理参数之间的解析表达式,发现在入射光波长不变的情况下,仪器对散射光的最小接收角决定了该仪器的测量上限。实验结果验证了该表达式的正确性。

为了扩展散射角的接收范围,提高激光粒度仪对亚微米颗粒的测量精度和分辨率,提出了一种结构简单的环形样品池方法。该方法理论上能够连续无缝地接收0°~180°的散射光,且具有测量下限低的优势。基于环形样品池测量方法,搭建了新型激光粒度测量装置,并对50,100,200,400 nm的标准粒子样品以及由它们组合而成的混合样品进行了测量实验,并与传统样品池的测量结果进行了比较。结果表明,环形样品池方法能够准确分辨体积中位径比值为1∶2的标准粒子混合样品。对于亚微米颗粒,环形样品池方法具有测量下限低、测量精度高、分辨率高和可靠性高的特点。

激光粒度仪是一种应用广泛的颗粒测量仪器。文中提出采用DSP和ARM嵌入式系统的设计方案,取代传统激光粒度仪所采用的数据采集卡,PC机,意在实现激光粒度仪的小型化,低成本。阐述了粒度仪数据采集系统的硬件组成,工作原理,电路的设计。设计提高了粒度仪的抗干扰能力和测量精度。

针对激光粒度仪手动对中自动化程度低、不易调整等问题，提出了基于四象限对中单元的新型50通道光电探测器的自动对中方法。该方法根据光束是否处于四象限探测器的感光范围，将自动对中过程分为粗对中和精对中两部分。当光束不在四象限探测器的感光范围内时，可根据探测器的特定结构进行粗对中；当光束处于四象限探测器感光范围内时，根据四象限探测器产生的光电流强弱判断探测器的运动方向进行精对中。在粗对中过渡到精对中后采取变步长方式，通过比较对中精度和对中所需时间确定算法的最佳截止条件。完成了激光粒度仪自动对中系统硬件和软件的设计，实验验证了对中系统的可靠性与准确性。结果表明，最终的对中分辨率高于5 μm。使用该技术对标准颗粒样品进行了测量实验，结果证实自动对中后的测量数据符合国家激光粒度仪校准规范的要求。