风能具有储量大、分布广、环保清洁等优点,是当前全球大力开发和利用的可再生能源。风力发电机是能量转换的关键装置,需要精确实时的根据迎风信息进行叶片姿态调节和风轮偏航校正。因此,风力发电机前方风场的准确观测对于提升风能利用率、稳定机组输出功率以及降低风机载荷都尤为关键。连续相干激光探测系统结构简单、成本较低,适合近程风场观测,是理想的风场传感器。本文在深入研究了相干激光雷达的测风理论基础上,以风力发电机偏航校正作为应用背景,介绍了一台全光纤结构连续相干激光探测系统的研发过程。全文的主要研究内容可以概括为以下四个方面:(1)围绕风力发电机偏航校正需求,制定了测风系统的性能指标。基于连续相干探测技术,构建了 1.55 μm全光纤激光探测试验平台,该平台望远镜采用了同轴透射式结构,测量光束聚焦距离为80m,利用A/D采集卡上板载现场可编程门阵列芯片进行数据处理,提高了系统运行的精确性和实时性。在试验平台基础上开发了紧凑型样机,实现了连续相干激光探测系统的轻小型化。(2)利用所构建的试验平台进行了硬目标转速校准和大气回波信号测试,结果表明,系统测速准确性高,对不同天气的适应性强,具有较好的可用性和可靠性;通过噪声测试分析了系统中相对强度噪声的分布特点以及对相干测风系统性能的影响,并阐述了连续相干激光探测系统中多普勒盲区的形成原因。(3)对连续相干激光探测系统进行性能优化。应用改进的谱质心算法估计多普勒信号中心频率,改善大气回波信号频谱变形(多个多普勒频移信息)带来的径向测风误差;将光学中瑞利判据概念引入信号处理领域,建立了多普勒频移信号与相对强度噪声在频域内的分辨极限,利用广义瑞利判据计算出连续相干激光探测系统的有效风速测量下限为0.72 m/s,精确界定了系统的多普勒盲区;研究系统扫描方式,优化选择了探测系统的采样频率。(4)利用连续相干激光探测系统样机开展了长期径向测风试验,与一台校准过的脉冲相干测风系统对比,验证了改进的谱质心算法以及广义瑞利判据的有效性和正确性;在合肥和深圳两地开展外场测风试验,与深圳市气象局气象观测梯度塔上风速仪测风数据进行了对比,取得了良好的试验效果。