为了准确诊测轴系振动特性, 基于激光多普勒的频移原理, 提出一种能同时测量旋转轴系弯曲振动、扭转振动和轴系旋转速度的方法。设计了能分离弯扭振动的多普勒外差干涉光路, 结合光学差拍及参考光技术, 构建了测量系统数学模型。对影响激光多普勒弯扭振动测量的主要因素进行了分析, 讨论了各参量对测量结果的影响, 并给出了相应的测量不确定度。在置信水平为95%时, 瞬时转速的不确定为0.079 r/min,弯曲振动速度分量的不确定为0.001 4 mm/s, 其精度能满足旋转状态下轴系振动的综合测量要求。

提出一种基于激光多普勒技术和光学外差原理对高速回转机械进行扭振测量的新方法，分析了工作原理，推导出光路部分的数学模型，并通过实验分别验证了测量方法的可行性和准确性。高相干激光投射到转轴同一个截面上2点，反射光的多普勒频移正比于转轴转速，通过光学配置，使前后两个时刻的多普勒频移光信号在光探测器上发生光学混频，光电流拍差正比于转轴在两个时刻的速度差，控制两个时刻时间差很小，直接得到角加速度。与其他激光多普勒扭振测量方法相比，该方法直接测量转动角加速度，在保证测量精度的前提下，提高了扭转振动测量的实时性，极大地扩展了扭振测量的动态范围，对大型回转机械运行状态监测和故障诊断具有重要意义。

提出了一种差动式可辨向激光多普勒扭转振动测试仪，计算并分析了激光多普勒技术的双相检测和矩形光栅的衍射光强分布。采用相位光栅作为光学混频器件，提高了测量的信噪比并充分地利用了光能。实验表明，该系统能有效地实现旋转轴可辨向扭转振动的测量，并可获得较高的精度。

讨论了高速大型回转机械扭转振动测量的特点及其对测量系统的要求，针对这些要求，提出一种新型激光多普勒扭转振动测量方法。

本文全面分析了多维振动状态下旋转轴表面光的散射特性,提出了利用激光技术实施旋转轴系扭振和横振测量的方法。以扭振和横振的合并测量为基础,能实现两种振动的独立测量,且扭振测量不受轴系横振因素的影响。