主要用于大气科学及人体健康领域，如环境空气监测、室内空气质量监测、呼吸毒性研究、生物毒性检测等。具有分辨率高、粒径范围广、检测速度快、检测下限低等特点。

1975年，E.O.克努森（E.O.Knutson）等提出了电迁移率分析仪DMA的应用（图1）。DMA是利用电迁移技术将气溶胶按粒子大小分类,并将分类后的粒子使用计数。1980年，Agarwal等设计了凝结核粒子计数器(CNC，后称CPC)。主要测量小于10纳米的气溶胶粒子，由DMA-CPC组成的粒子分级和计数系统是后来大部分颗粒物粒径谱仪的基础。

图1 圆柱形DMA工作示意图

粒径谱仪通常由粒径分析仪和粒子计数器组成，因检测原理不同而异。如果是电迁移率粒径谱仪，一般由差分电迁移率分析仪（DMA）、凝结核粒子计数器（CPC）和激光颗粒光谱仪（LPS）组成。检测下限更低的电迁移率粒径谱仪（图2），一般包括静电分级器（EC）、超细凝结核粒子计数器（CPC）和与之对应的电迁移率分析仪（DMA）。如果是空气动力学粒径谱仪，一般由飞行时时间粒径分析仪和光学粒子计数器组成。撞击采样器形粒径谱仪主要由多级采样板组成。

图2 美国TSI公司的3938E57型纳米级颗粒物粒径谱仪实物图

工作时，粒径分析仪对不同粒径的气溶胶粒子进行筛分，筛分后输送至凝结核粒子计数器中，超细颗粒物在凝结核粒子计数器中会由于工作液体的冷凝粒径增大，以达到光学粒子计数器的检测下限，计数器根据光的强度反演气溶胶颗粒物的粒径大小，并记录粒度分布。差分电迁移分析器先将颗粒物荷电，通过调节电压和鞘气、样气流速对不同粒径颗粒物进行筛分后输送至光学计数器。空气动力学粒谱分析仪先通过喷嘴将采集的粒子加速，再使用飞行时间分级器测量气溶胶的粒径分布（图3）。撞击采样器基于惯性撞击原理，将悬浮在空气中的颗粒物按照空气动力学粒径大小，分别收集在各级采样板上，最后进行称重和物理、化学、放射性分析，获得空气动力学粒径谱。

图3 基于飞行时间的粒谱分析仪系统原理框图

根据气溶胶粒径的检测方法，粒径谱仪可以分为气溶胶动力学粒径谱仪、扩散型、迁移率粒径谱仪。气溶胶动力学粒径谱仪主要包括电低压碰撞采样器、微孔均匀沉积式多级碰撞采样器、空气动力学粒径谱仪。扩散性方法主要是电扩散电池。迁移率粒径谱仪主要包括扫描迁移率粒径谱仪。