激光自混合散斑技术把传统的散斑测量与激光自混合干涉相结合,将散斑现象引入自混合激光器,用随机的散斑信号调制光强,形成自混合散斑干涉,是近年发展起来的一种新型的散斑测量技术。激光自混合散斑的理论模型来源于激光自混合干涉,它是指激光器的输出光束入射在粗糙物体表面上,经粗糙面反射和散射后,部分光返回到激光器的谐振腔内。由于粗糙面各点的高度和反射率随机变化,因此返回激光腔内的反馈光,其相位和光强也会随机变化,当这部分反馈光与腔内原光混合时,会把腔内光强调制成随机的散斑信号,形成外光学反馈效应,影响激光器输出光波的频率及强度变化。自混合散斑信号携带了反射物面的信息,分析由激光器与粗糙物面构成的外谐振腔产生的自混合散斑信号,可以确定物体的一些状态,如物面粗糙度、运动速度、运动方向等。本文首先介绍了激光自混合散斑干涉的来源及发展过程,同时采用F-P腔分析法建立激光器自混合散斑干涉的理论模型,推导出粗糙表面反馈下激光动力学的数值解,并考虑实际情况对数值解进行修正,数值模拟出自混合散斑信号。然后,以掺铒光纤激光器为基础,构建光纤激光器自混合散斑测速系统,详细说明了系统中光纤激光器的组建、靶面速度控制、信号的采集及处理等主要部分的实现和功能。接着,利用构建好的系统完成自混合散斑测速实验,通过步进电机控制旋转平台作为实验的测量对象,分别在不同的转速下进行实验测量,对实验中采集到的散斑信号分别采用自相关、分形、平均频率解调方法进行分析处理,得到转盘的测量速度,对比了真实速度与测量速度之间的误差,同时实验研究了频谱滤波技术对测量精度的影响,实验中利用Labview编制Ⅵ程序完成信号采集、频谱动态滤波、速度测量的实时自动化处理。