随着科学技术水平不断的提升,生命科学、军事、航空航天、精密仪器加工和制造等行业对精密测量器件微振动测量的需求越来越急迫。相比传统的测振方式,激光多普勒微振动测量技术具有测量精度高、不接触测量目标、抗干扰能力强等优势,能够满足科研及工程人员对目标微振动的精确测量,分析其运动信息、稳定性等技术指标。国外针对激光多普勒微振动测量技术的研究开展时间较早,关于测量系统的设计和对多普勒信号的处理技术方面的研究进展领先于国内,并已经应用在多个行业内。虽然与国外相比我国在该项技术上的科研进展仍然落后,但是在相关科研及工程人员的不懈努力下也取得了一系列的研究成果。本文设计搭建了双光束干涉激光多普勒微振动测量系统,对微振动目标进行实验研究;建立了双光束干涉激光多普勒微振动数据的处理方法,采用该方法获得了实验目标的多项微振动信息的实时测量。本文的主要工作内容如下:1)在对三种常见的目标运动相干测量光路分析和研究的基础上,结合目标微动的特点,提出了一种基于双光束干涉激光多普勒目标微振动信息的测量方法。采用光衍射理论对双光束干涉模式下的多普勒频移表达式进行了理论验证。数值分析了目标微振动与测量获得的多普勒信号之间的关系,运用贝塞尔函数将其信号表达式分解成为以目标微振动频率为基频的各次谐波项之和。通过建立理论模型,对采用双光束干涉光路的微振动激光多普勒的光电转换信号的过程进行模拟仿真,获得了多普勒信号时域波形,数值分析了多普勒频移与目标微振动频率、振动速度和振动位移等参数之间的变化关系,实现了目标微振动信息各项参数的数学描述。2)完善和优化了微振动激光多普勒信号的数字化处理方法,提高了振动频率的测量分辨率,降低了测量误差,并获得了振动频率随时间变化的信息。在目标微振动频率获取方面,从多普勒信号快速傅里叶变换的频谱中提取目标微振动频率,并设计相关的数字低通滤波器降低测量误差。对于快速傅里叶变化后频谱受到频率分辨率低、频谱混叠、栅栏效应等影响导致的测量误差,利用线性调频Z变换算法和使用比值校正法对对频谱细化和校正,提高了频率分辨率并减小了测量误差采用该信号处理方法对目标振动频率为100 Hz的多普勒信号进行数值仿真,振动多普勒信号频率分析频带的频率分辨率达到了0.75 Hz,误差率为0.13%。3)基于短时傅里叶分析方法对多普勒信号进行时频分析,获取了目标微振动时间和多普勒频移之间的时频变化关系,模拟计算在目标振动频率为100 Hz时的最大多普勒频移值为8484 Hz,振动目标的最大振动速度为0.0548 m/s。4)设计搭建激光多普勒微振动测量系统,对不同微振动频率及振幅的目标进行实验测量。利用提取目标微振动频率的信号处理方法来处理实验数据,获得目标微振动频率并与真实频率进行比较,在振动信号源输出电压为5 v时实验误差范围为-0.19 Hz至0.07 Hz,误差率范围为0.014%至0.162%,在振动信号源输出电压为3 v时实验误差范围为-0.190 Hz至0.75 Hz及误差率范围为0.011%至0.153%。利用STFT通过对随机的三次阻尼振动做时频分析得到了在一个周期内多普勒频移随振动时间的变化关系,并且计算出2s内目标振动速度最大值的衰减范围,其分别为2235μm/s-620μm/s、1072μm/s-388μm/s、1569μm/s-581μm/s,通过观察一个振动周期内干涉条纹变换次数,得到最大振幅的衰减范围,分别为17.83μm-4.46μm、8.91μm-2.51μm、12.92μm-2.72μm。