3DLIF(Three Dimensional Laser-Induced Fluorescence)系统是指基于激光诱导荧光技术的大范围水体三维标量场测量系统,是一种新的流动显示方法,不仅可以定性揭示流体内部结构,结合图像处理技术,还可以定量测量浓度场、温度场以及速度场。本文对国内外关于3DLIF技术及测量仪器和其中片光源扫描方式的研究进展进行了分析和总结,依据3DLIF技术的基本原理和仪器总体指标要求,对其扫描运动分系统进行了研究和设计。提出了一种新的片光源扫描方法:片光源扫描与图像获取分系统同步运动,解决大行程测量时相机无法快速对焦的问题;创新性的设计了一种用于光程补偿的折返机构,在测量中控制其与扫描机构同时直线运动,速度为扫描机构的0.5倍,实现扫描过程中光程保持不变,光腰斑在水槽中位置恒定。在这基础上对扫描运动分系统进行了详细的光机结构设计,并进行了分析。根据提出的扫描方法,对光学反射部件,支撑形式和结构进行了设计并分析了结构的稳定性。设计了新型大理石基座的单导轨、双动子U型永磁直线电机平台。针对扫描运动分系统光机结构设计结果,设计了基于光电自准直经纬仪的扫描运动分系统的装调方法,完成了扫描机构和补偿机构与直线电机平台的装调,装调精度达到8.9″。基于扫描反射机构和直线电机样品,设计了一系列测量和试验,结果显示扫描运动过程中反射镜振动造成的光束抖动位移小于15μm;单个电机的定位误差小于30μm,双电机同步误差小于25μm。最后建立了扫描补偿系统的误差模型并进行了仿真,基于设计的装调方案结合仿真结果能够将定位误差减小到0.244mm,满足系统定位误差小于0.5mm的要求,证明扫描运动分系统的结构设计方案和装调方案设计有效,切实可行。