为了给车式载体提供更准确的高程信息,提出了基于激光多普勒测速仪与惯性导航系统进行组合构建车载高程计的方案。利用激光多普勒测速仪与惯性导航系统分别测量车式载体的速度和姿态角,并结合初始点的高程解算得到待测点的高程。阐述了系统的结构和基本原理,并进行了车载实验。理论分析和实验结果表明：所设计的激光测速仪测量精度优于测量值的0.285%,将其与惯性导航系统进行组合测量某一地点高程信息是切实可行的。

利用差动激光多普勒探测法，研究了能够探测尾流中气泡和湍流分布的光学诊断方法。实验研究了模拟尾流场中运动气泡及湍流的后向散射光的多普勒频移谱特性。采用差动相干探测法获得了模拟尾流场的流速，测量值与实际流速误差小于1.5％。实验结果表明：相干光束夹角对散射光频移量具有明显影响，散射光多普勒频移量随两相干光夹角的增大而增大；气泡运动引起的频移主要集中在低频端，为一宽带谱；并且频移谱的宽度随气泡数密度的增大而增大。频谱的这一特征可作为舰船尾流识别的判据之一。

提出了一种基于气泡群后向散射光多普勒频移谱特性的舰船尾流检测方法。利用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法对尾流区运动气泡群后向散射激光多普勒频移谱进行了理论模拟，分析了气泡数密度和速率分布对后向散射光信号多普勒频移谱特性的影响。在此基础上，利用差动型激光多普勒探测方法，实验研究了模拟尾流气泡群后向散射光多普勒频移谱特性，实验结果与理论模拟基本符合。研究表明，随着尾流中气泡数密度和速率分布范围的增大，后向散射光信号的多普勒频移谱的幅度、截止频移也随之增大。这证明了激光后向散射多普勒频移谱特性分析法可作为一种有效的尾流检测方法。

针对用电活性聚合物(EAP)薄膜制造柔性智能器件提出的理论模型和性能要求, 采用一种铁电高分子聚合物薄膜制作了柔性结构器件, 建立了它的动力学方程、振动行为模型及其机电性能描述。研究了预张力-抗弯刚度、驱动电压、器件几何参数对柔性薄膜器件性能的影响。提出了柔性薄膜器件在预张力和抗弯刚度共同作用下的振动行为模型及其特征化描述, 用数值模拟和有限元仿真研究了杨氏模量及预张力-刚度比对柔性薄膜结构振动行为的影响, 基于有限元模型与激光多普勒技术模拟和实测了EAP薄膜柔性结构的模态振型。此外, 基于压电激励-激光拾振方法研究了驱动电压及器件几何尺寸对EAP薄膜柔性结构动态响应特性的影响。实验结果验证了激光多普勒技术用于EAP薄膜智能器件测试的有效性, 揭示了EAP薄膜柔性结构器件的工作机理及动态性能, 1 V驱动电压可产生精密位移21.6 nm。本文为研究EAP薄膜器件提供了理论基础和实验依据。

激光的广泛应用已经扩展到流体力学领域,如激光多普勒测流速,而加速度的量也与流体的动力学过程密切相关。提出了一种测量微管中流体加速度的新方法。搭建双光束干涉平台,在光路中引入微流管道,通过流体力学公式的推导,得出液流微弱加速度的产生与表式。微流发生时,采集实验数据并对其作信号处理与时频分析,得到信号频率随时间线性变化的关系。时频曲线的斜率即反应了加速度的信息。

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。

基于激光多普勒效应，提出了一种用于测量转轴扭矩的测量原理。实现了大型机械设备主传动的动力监测，为设备自动化、智能化奠定基础。