旋转叶片叶尖与机匣间的间隙是影响航空发动机、汽轮机、烟气轮机、鼓风机等重大装备安全工作性能、能量转换效率的重要参数。叶尖间隙的动态、在线测量是大型旋转机械实现健康监测、故障诊断、主动间隙控制的关键技术和制约瓶颈之一。本文通过对苛刻工业现场环境下叶尖间隙测量的特殊应用技术需求进行分析,提出了一种基于大频差双频激光的叶尖间隙测量新方法。通过设计完整的基于大频差双频激光的叶尖间隙测量系统结构,并对系统测量模型、误差模型进行推导和仿真,通过详细的系统软、硬件模块设计和调试,本文最终完成了初步系统联调实验。主要包括以下几个部分:(1)研究采用光纤光路结构的拍波(双频激光的合成波)信号传输技术,提出了基于大频差双频激光的叶尖间隙测量新方法。双路拍波信号的相位差只与包含叶尖间隙信息的光程差有关,而与叶片特性、电磁环境干扰等无关,从而提高测量精度,并可实现自标定(标定的基准单位是自身的拍波波长)。(2)深入分析了基于大频差双频激光的叶尖间隙测量系统的误差源并经理论推导建立了误差模型和影响机制。使用matlab工具仿真验证了误差模型的正确性,指出影响系统测量精度的主要误差因素,较系统地探索了该方法的测量精度潜力。(3)详细设计并制作了整个测量系统的软、硬件,形成较完整的系统样机。具体包括:1)双路拍波光纤化、微型化光路系统搭建和光纤传感器设计;2)电路系统设计、制板和调试,如APD高压偏置电源电路、低噪声微波级联放大电路、本振电路、混频电路;3)基于全相位FFT的高精度数字相位检测算法实现,上位机程序及应用软件编写等。(4)设计并完成了系统各子模块调试实验和样机联调实验,主要包括空间双路比相实验和单路光纤传输的双路比相测距实验。数据分析表明了基于大频差双