激光粒度分布仪的工作原理基于夫朗和费（Fraunhofer）衍射和米(Mie)氏散射理论。激光衍射式粒度分布仪的基本装置见附图1。低能源半导体激光器发出波长为0.6328微米的单色光，经空间滤波和扩束透镜，滤去杂光形成直径最大10mm的平行单色光束。该光束照射测量区中的颗粒时，会产生光的衍射现象。衍射光的强度分布服从夫朗和费衍射理论。在付立叶透镜后聚焦平面上形成散射光的远场衍射图形。在透镜后焦平面上放置一多环光电检测器，接收衍射光的能量并转换成电信号输出。

　　根据夫朗和费衍射原理，当测量区中有一直径为d的球形颗粒时，它的衍射光强分布为：　

式中：
f ：是接收透镜的焦距
λ：是入射光的波长
J1 ：是一阶贝塞尔函数 θ：是散射角

激光衍射光强分布落在光电探测器第n环（环半径从Sn到Sn+1，对应的散射角

从θn到θn+1）上的光能量为：

将（1）式中的I（θ）代入后可得:

式中：J0 ：是零阶贝塞尔函数
如果测量中同时有N个直径为d的颗粒存在，则在第n个光环上所接收到的光能量将是一个颗粒时的N倍（N·en）。以此类推，当颗粒群中直径为di的颗粒共有Ni个，则颗粒群总的衍射光能将是所有各个颗粒衍射光能之和，即

如果尺寸分布用重量W表示，W和N之间的关系为:

式中：ρ为颗粒物质的密度，将上式代入式（4）可得:

式（6）建立了光电探测器各环的衍射光信号与被测颗粒粒径及分布之间的对应关系。
　　
　　在实际计算中，使用的光电探测器共有74个有效环，光电探测器上74个环中的第n个环的内半径为Sn，外半径为Sn+1。
　　 这样一来，由式（6）即可算得系数矩阵，一旦测出74个有效环上的光能分布E，通过对式（6）所列线性方程组的求解，就能得到颗粒尺寸的体积分布W。