本文依托解放军总装备部国防预研项目“非接触式旋转叶片振动检测技术研究”以及国家自然科学基金“旋转叶片振动参数叶尖定时测量的关键技术研究”，致力于涡轮机高速旋转叶片振动非接触检测技术的研究。涡轮机是航空、舰船及能源工业系统广泛应用的重要换能设备，而高速旋转叶片的振动会造成整机断裂失效，因此叶片的实时振动检测至关重要，目前国内外都已开展相关技术的研究工作。本文采用基于叶尖定时原理的非接触式振动检测技术，在传感器、处理电路和分析算法方面进行了深入研究。设计的系统样机，已经成功在中国燃气涡轮研究院某大型压气机设备上通过验收，实现了叶片振动的实时频谱分析、位移显示以及异步振动的频率辨识，性能指标与同时监测的应变片系统比对结果几近一致。本文主要工作包括如下几个方面： ⑴设计了高性能、全光纤叶尖定时传感器，建立了强度反射型光纤传感器模型，并设计了配套的多路稳功率激光光源和跨阻型大带宽的光电转换器，成功应用于现场实验，实现了nW级的弱光检测，工作距离可达5mm； ⑵设计了高速数据采集与预处理板卡，采用CPLD可编程预处理技术与PCI高速总线传输技术相融合，实现16路固定频率脉冲填充叶尖定时信号的高速锁存计数、海量采集与预处理； ⑶完善了“5+2”双采样速率方式下，叶片异步振动的频率辨识技术以及间断相位法的同步共振幅值分析算法，奠定了叶片振动分析的理论基础，保证了叶片位移、频率、幅值等参数的实时分析； ⑷设计了系统样机，进行了低速、高速模拟转子以及某大型压气机台车实验，实现了振动幅值的实时测量及振动频率的精确捕获；同时解决了实际应用中轴系脉动的高度分离、振动叶片的快速定位，并增强了软件的异常处理功能，提高了系统的测量精度和分析性能。