单颗粒的光散射特性是基于光学方法测量颗粒的基础。散射光的偏振作为其固有参量,与颗粒粒径、折射率、形状、各向异性密切相关。颗粒光散射中的偏振特性在两相流颗粒测量、生物组织检测、大气气溶胶研究等方面具有广泛应用,因此对单颗粒光散射偏振特性的研究具有重要意义。本文基于Mie散射理论和Debye级数展开,深入研究了颗粒总散射光以及各阶散射光的偏振特性,并将其应用于基于干涉颗粒成像（IPI）技术的颗粒测量中。主要工作及创新如下:1.针对包层颗粒散射光的Debye级数展开,提出一种新的参数模型。该模型利用总反射次数N、外界面的内反射次数M以及经过核心的次数X来对Debye级数展开进行分类。基于该模型,对于大吸收核心的包层颗粒,可以仅用一个参数M来表示各Debye项,并且发现包层颗粒的半径差对M=0及M=1两项的强度分布具有重要影响。2.对入射光为自然光和线偏振光两种情况下单颗粒散射光的偏振特性进行了研究。对自然光,水颗粒散射光在90°散射角附近以及初级彩虹角处具有较高的偏振度;对线偏振光,颗粒散射光一般为椭圆偏振光。模拟并分析了这两种情况下整体散射光以及各阶散射光的偏振度和椭圆偏振比分布。3.研制了由喷墨打印头改装的单液滴发生器,分析了脉冲参数对单液滴产生的影响。发生器具有成本低、装置简单等优点,在一定的脉冲条件控制下能够产生不同粒径的单液滴。单液滴的粒径变异系数为1.43%,液滴流的稳定长度不小于4.62mm,有望作为一种液态标准颗粒应用于颗粒光散射的研究中。4.研究了偏振特性对单颗粒IPI条纹对比度的影响。搭建了一个散射角和入射光偏振方向均可调的IPI系统对发生器产生的单液滴进行实验分析,发现在散射角为70°垂直偏振和90°平行偏振下的IPI条纹具有较高的对比度。5.对宽粒径范围多颗粒的IPI条纹质量进行了研究,提出了一种基于多散射角和不同偏振态的IPI粒径测量方法。针对水颗粒,同时利用70°的垂直偏振以及85°的平行偏振可以将可测粒径范围扩展至10μm-1mm。标准颗粒的实验结果表明,对于不同折射率的颗粒,还需要考虑到各阶散射光强度分布的变化,使散射角远离高强度的彩虹分布。