在传感领域中,人们一直致力于得到高精度的测量结果,随着光电技术的日渐完善,激光传感技术以非接触、精度高、稳定性好、抗干扰等优点在该领域担任越来越重要的角色。近年来,出现了一种利用反馈光调制输出特性的激光自混合干涉效应,其不仅具有传统双光路干涉技术的半个波长精度,而且利用该技术组成的系统还拥有结构紧凑、易准直、对激光器类型不做要求等优点,因此在振动、位移、速度、医学传感等领域获得广泛应用。本文先对激光自混合干涉效应的概念和理论进展进行阐述,以及其在传感领域的应用进展。其次,基于F-P三镜腔结构推导出自混合干涉系统的功率和相位方程,据此建立了数学模型,并在该模型的基础上通过仿真讨论光反馈强度、线宽展宽因子和外腔相位变化量对系统输出特性的影响。然后分析了自混合干涉探测声波的原理,根据声波振动经过自混合干涉后在频谱上引入倍频的特点,利用等间隔基频提取算法获得自混合信号的基频。同时由于实际自混合信号中噪声对基频提取的影响,引入谱减法进行降噪处理,基于上述原理分别通过仿真和实验验证了可行性。在激光自混合干涉理论基础上设计了实时声波传感系统,包括硬件设计和软件设计,硬件设计部分由信号采集模块和模拟数字转换模块组成,软件设计部分借助虚拟仪器平台,由MATLAB和LabVIEW混合编程对硬件部分传递过来的信号进行数据处理与实时显示。该系统能实时测量目标声源的基音频率且最大误差不大于1 Hz,而传统电子传感设备的最大误差为2.5 Hz。本文提出的声波测量方法比传统电子测量方法拥有更低的测量误差,而与专业的频谱仪测量方法相比,该方法在保证较高准确率的情况下成本更低,具有更强的实用性。同时,将光电探测器和半导体激光器封装在一起的内嵌式结构为系统的便捷化和小型化提供了可能。因此,这种方法可以成为未来发展工业异音检测和乐器调音的重要手段之一。