随着现代科学技术和生产生活的飞速发展,精密测量技术越来越成为各国高技术发展水平的重要标志,发达国家都将精密测量技术作为机械行业首要发展的关键技术。激光干涉传感器由于系统固有的结构简单、测量精度高及非接触等优点,在实现对速度等物理量的高精度测量上,具有广阔的应用前景。本文通过将现代信号处理方法和激光传感技术相结合,实现对速度和位移高精密测量理论及其关键技术的研究。提出了基于毫赫兹频率检测算法的新型测速方法,设计了结构简单的双折射双频激光多普勒测速仪。仪器采用低频锁相放大技术,具有结构紧凑、成本低廉以及频差稳定等显著优点。文中给出了测速仪理论推导和仿真分析结果,并对测量过程中各种可能的误差来源及其对测量精度的影响进行了分析。实验结果表明:相较于已报道的测速仪,所研制的测速仪结构简单,抗干扰能力强,测量精度高,达到0.0281mm/s。本文还研制了一套实用性强的零差激光干涉仪,并将其应用到大量程的位移测量中。文中研究了改进型零差激光干涉仪的位移测量原理及其信号处理方法,并对测量过程中主要的误差来源及其对测量精度的影响进行了分析。实验中,使用PI高分辨率的商用电动位移平移台来标定测量结果进而验证干涉仪的性能。结果表明:在百毫米级大范围位移测量中该零差激光干涉仪可以达到小于0.7 μm的测量误差。该零差干涉仪具有结构简单,成本低廉及可重复性高等特点,具有实用价值。本文还研究了一种结构简单实用、紧凑且成本低廉的激光鼠标自混合干涉位移测量系统。系统基于激光自混合干涉的基本原理,并结合蓝牙通信技术,在Linux平台下实现了目标靶镜位移信息的采集与分析。论文重点研究了基于Linux平台的蓝牙通信技术。从实验测量结果可以看出:该位移测量系统能较好地实现位移波形的恢复。系统结构简单、性价比高且抗干扰能力强。同时,系统不再受到外部光反馈强度的限制,降低了对目标物体表面反射率的要求,扩展了系统应用范围。