气溶胶是大气中的一种重要组成部分,对地球大气辐射收支平衡和各地区大气环境质量以及全球气候变化有着非常重要的影响,气溶胶粒子谱分布又是气溶胶粒子的重要性质,不同粒径的气溶胶粒子对人体所造成的威胁也有所不同,因此,研究气溶胶粒子谱分布具有非常重要的现实意义。目前对气溶胶粒径的测量大多都集中在使用激光雷达等仪器进行,这种探测方法可以对气溶胶进行实时空间探测,但是其探测波长有限,因此本文提出了一种新的探测方法,使用大功率LED光源雷达对气溶胶进行探测,其探测波长丰富,同时也可以满足对大气气溶胶的实时空间探测。本文首先介绍了米散射基本原理和消光法测量颗粒粒径的基本原理,计算了各个波长的消光效率和散射效率,并推导得到了粒子谱函数与光学参数之间的关系。在此基础上,利用数值逼近的思想,设计了样条插值函数,结合Phillips-Twomey正则化方法对粒子谱反演算法进行理论设计,并对设计的反演算法的详细过程进行了理论推导,最终求解得到气溶胶粒子谱分布函数。接着,在气溶胶粒子谱反演算法的理论设计基础上,设计了三波长、四波长和六波长三种不同的反演方法,选取了常用的单峰对数正态谱函数和双峰对数正态谱函数,利用设计的反演算法对三种不同类型的气溶胶粒子谱分布进行了谱型重建,并对重建后粒子有效半径和群体积及其误差进行了分析。最后,在理论设计和数值仿真的基础上,选取了三个不同波长的大功率LED作为雷达系统的光源对大气进行探测,实验对接收到的回波信号经滤光片滤光,再由探测器接收,之后利用示波器采集相应的实验数据。在设计的软件程序上对采集到的实验数据进行分析和处理,从而得到实际天气状况下的气溶胶粒子谱分布。实验结果表明,利用多波长LED光源雷达对西安两种不同天气下的气溶胶进行探测,在所设计的反演算法上反演得到的粒子谱分布实验结果与仿真结果具有一定的相似性,可以说明本文设计昀粒子谱反演算法可以实现对实际大气气溶胶粒子谱分布的反演。同时,也说明本文所搭建的LED光源雷达可以实现对不同天气状况下的气溶胶进行探测。