随着激光多普勒测速(LDV)技术的日趋成熟,在国外已得到多方面的应用,具体表现在流体测速、管道内气体速度、血管中血流流速、军用导航、车载导航系统等等。相较而言,国内的发展比较缓慢,大都停留在实验室阶段,鲜有工程化的产品可以实用,且主要集中在多普勒测速理论、光路结构、信号探测等方面的研究。LDV系统设计的关键问题之一是高精度速度信号频率解算。基于此本文主要针对固体运动激光多普勒测速信号的探测与频率解算算法进行研究。通过搭建LDV系统,展开测速仿真与实验研究。依据光的多普勒效应原理,探讨了光外差检测参考光模型、光外差检测单光束-双散射模型、光外差检测双光束-双散射模型三种光路模型的优缺点。利用运动微粒切割条纹模型产生变频信号的机理,建立了固体表面散射运动微粒激光多普勒测速的数学模型。在此基础上,提出了用于LDV信号频率的解算算法。通过FFT频谱分析得到信号谱信息,针对频谱分析产生的频谱泄露、频谱混叠、栅栏效应导致的分析误差,再利用Zoom-FFT频谱细化得到细化谱,合理抑制误差现象,然后通过窗函数插值算法进一步进行误差抑制,进行频率调整,采用三样条拟合函数对插值系数进行快速拟合,提高运算速度,得到最优频率谱线信息,获得高精度速度测量信号。在频率解算算法的基础上利用MATLAB软件对仿真数据与实验数据分别进行分析,仿真时在采样频率低频范围4MHz和高频范围4GHz内分别进行频率解算。在LDV系统中采用直流电动机驱动直径为150mm的金属盘,来模拟轧机钢带等运动实体,用光电编码器测量圆盘的转速,参考线速度通过转速和圆盘直径来计算。运行系统然后对采样率为10MHz的实验信号进行频率解算,结果表明:仿真误差精度与实验误差精度均优于0.2%。但是通过信号仿真曲线与实验曲线对比,实验曲线波动较大,这说明实际噪声大于信号仿真噪声,由于测量信号中的噪声很大,影响了实验探测信号频率的波动性,因此又利用小波的特性,选择将高频系数部分置零的方法进行小波分层去噪,仿真与实验结果表明:信号的高频、低频部分都被理想的恢复,提高了信噪比,获得了图形光滑的信号。