凭借非接触测量、高空间分辨率、快速响应和测量范围大等众多优势,激光多普勒测速仪已经于各工程领域内广泛应用。激光多普勒测速仪是利用激光的多普勒效应实现对固体和流体运动速度进行测量的一种技术,光学多普勒效应是激光多普勒测速技术的重要理论基础。当待测目标物和激光多普勒测速仪的光源产生相对运动时,从待测物表面散射回来的激光的频率会改变,即多普勒频移。多普勒频移量的值取决于待测物运动速度大小以及其速度方向与激光入射方向的夹角。已经研发出的单频激光多普勒测速仪存在直流漂移的问题,容易受环境扰动影响,在实际应用中存在许多限制。不存在直流漂移的外差式双频激光多普勒测速仪具有较高的信噪比和很强的抗干扰能力。但是采用的双频激光器的频差决定了其最大测速范围,故选择频差较大的激光器是提高双频激光多普勒测速仪测量速度范围的关键。首先,根据目前激光多普勒测速仪存在的一些问题,本文提出了一种新的激光多普勒测速仪设计方案。这种方案采用了正交双频光纤光栅激光器作为光源,通过光纤环形器和光纤准直镜完成激光的发射和接收反射光信号,精简了传统激光多普勒测速仪块状光学器件和机械调节装置,基本可以在全光纤内实现系统的设计,易于实现光纤集成,并具有良好的抗电磁干扰性能。此外,本文所采用的正交双频光纤光栅激光器以光纤为增益介质,泵浦光的耦合效率高,拍频可以在2-16GHz的范围内调谐,故其非常适合应用到激光器多普测速仪中。针对激光多普勒测速仪信号处理数据量大,实时性强,精度要求高等特点,本文将数字信号处理技术应用到激光多普勒测速仪信号解调当中。根据前期可行性实验得到的实验数据,进行LDV测量信号的数字信号解调算法分析。利用希尔伯特变换从混频信号中将含有多普勒频移的包络信号提取出来,然后通过调频解调算法得到多普勒频移量。最后,为了验证本文所提出的基于双频光纤光栅激光器的多普勒测速方案的可行性和具体性能,在实验室搭建了一套基于双频光纤光栅激光器的多普勒测速系统以及数字信号解调系统。实验结果表明,经过数字信号处理单元的解调,这种测速方案可以实现对高速运动物体速度的精确测量,其灵敏度高达0.64M/(m/s),速度分辨率小于0.5%。