本发明公开了一种在线测量含油污水中粒度的方法及其装置，在含油污水管路上放置一测量段，在该测量段的流体进口和流体出口分别设置有超声振荡器和浓度探测器，测量段上有白宝石制成的透光窗口，测量段上设置有激光源，该激光源通过光处理单元与测量段连接；测量过程中，激光源产生的光经过处理单元处理后，透过测量段的白宝石窗口，射到由提升泵提升来的水中的颗粒上，而由此产生的衍射光和散射光被后面的浓度探测器捕获，进行分析可以得到污水的粒度以及颗粒分布图。上述流程中超声波发生器4工作，将含油污水乳化，使之均匀混合，同时清洁白宝石窗口，使窗口保持透明，不被油污所沾染、影响透光度和测量精度。