基于激光多普勒效应的测量技术在近几年取得了较大发展,被广泛的应用于气体、液体等流体的测量以及固体运动表面参数的测量。针对目前回转体直径测量水平不能满足工业生产的现状,本文提出了一种基于激光多普勒效应的回转体直径测量系统,选用双光束外差检测法和计数式频率测量方法进行信号解调。首先,根据激光多普勒效应的测量原理,本文推导了在双光束-双散射光路下的激光多普勒表达式,验证了系统可行性。设计了本系统的光学结构,并且对光学器件参数进行了计算。依据光外差检测原理,详细推导出了激光多普勒双光束-双散射测量结构中光外差检测相位条件的表达式,并据此建立了以小孔光阑来保证检测条件的光外差检测结构。其次,本文设计了激光多普勒测量信号的解调电路并对其进行了软件仿真与实际调试,主要包括I/V转换、放大、波形转换、分频、频率测量和显示等部分。通过对本系统进行实验研究及分析可得,本测量系统能够实现对回转体直径的精密测量,并获得了5～800mm的测量范围和0.08mm的测量精度。最后对测量结果进行了误差分析,给出了本测量系统中主要的误差来源及其大小;详细分析了激光多普勒固体表面测量系统中多普勒信号频谱展宽的影响因素,引入了激光多普勒非平面固体表面测量时所特有的展宽因子——固体表面形状展宽因子,并且给出了本系统的改进措施。