激光測振儀是目前能夠獲取位移和速度分辨率的最佳測量方法。它能實(shí)現(xiàn)皮米級的振幅分辨率，線性度高，在極高頻率范圍內(nèi)(當(dāng)前已超過 1GHz)仍能確保振幅的一致性。這些特性不受測量距離影響，因此，無論是近距離的顯微測試還是超遠(yuǎn)距離測試，該原理均適用。系統(tǒng)采用激光作為探測手段，完全無附加質(zhì)量影響，具有非侵入性，從而能夠在極小和極輕質(zhì)的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行測量。這種無與倫比的技術(shù)優(yōu)勢加上堅固的設(shè)計，無論是實(shí)驗室還是戶外均能得到很好的應(yīng)用。
多普勒效應(yīng)：
如果波被運(yùn)動物體反射并被儀器檢測到，則所測量到的頻移可以描述為：
fD = 2· v/λ
其中，v 是物體速度，λ 是入射波波長。反過來，為了能確定對象速度，需要在已知波長的情況下測量(多普勒)頻移，這正是通過 LDV 中的激光干涉儀來完成。
光學(xué)干涉：
激光多普勒測振儀以光學(xué)干涉為基礎(chǔ)，即，本質(zhì)上要求兩個相干光束進(jìn)行疊加，其各自的光強(qiáng)分別為 I1 和I2。兩個光束的總強(qiáng)度不是簡單的單個強(qiáng)度的求和，而是根據(jù)下列公式得出：
Itot = I1 + I2 + 2 √(I1 I2) cos [2π(r1 - r2)/λ]。
該干涉項與兩個光束之間的路徑差相關(guān)。如果該差值是光波長的整數(shù)倍，則總強(qiáng)度是單個光強(qiáng)的四倍。
光束分離器 (BS 1) 將激光束分成參考光束和測量光束。在通過第二個光束分離器 (BS2) 后，測量光束聚焦到樣本上，并進(jìn)行反射。該反射光束由 BS 2 向下偏轉(zhuǎn)，然后與參考光束合并到檢測器上。
由于參考光束的光路為常數(shù) (r2 = const.)(除干涉儀上可忽略的熱效應(yīng)之外)，樣本移動 (r1 = r(t))會在檢測器上產(chǎn)生亮/暗條紋，這是一種典型的干涉法。檢測器上的一個完整的亮/暗周期條紋正好與所用激光的半個波長的位移量相對應(yīng)。這在激光測振儀經(jīng)常使用的氦氖激光的情況下，對應(yīng)于 316nm 的位移。
每單位時間的光程改變表現(xiàn)為測量光束的多普勒頻移。在計量方面，意味著多普勒頻移直接與樣本振動速度成正比。由于遠(yuǎn)離干涉儀的物體運(yùn)動所產(chǎn)生的明暗條紋(和調(diào)制頻率)與物體朝向干涉儀移動所產(chǎn)生的相同，因此僅這種設(shè)置無法明確物體移動的方向。鑒于此，將光頻移典型值為40MHz的聲光調(diào)制器放置在參考光束中(出于比較目的，激光頻率為4.74·1014Hz)。當(dāng)樣本處于靜態(tài)時，將產(chǎn)生40MHz的典型干涉調(diào)制頻率。因此，當(dāng)樣本朝干涉儀移動時，調(diào)制頻率會增加;當(dāng)樣本遠(yuǎn)離干涉儀移動時，則檢測器接收到的頻率則小于40MHz。這意味著，如今不僅能精確檢測光程長度，還能檢測出運(yùn)動方向。
位移或速度測量：
原理上， 除可以直接測量出振動速度外，激光測振儀還可直接測量出位移量。不過不是通過對速度進(jìn)行積分，而是通過對激光測振儀檢測器上的亮/暗條紋進(jìn)行計數(shù)來得出位移量。使用合適的插值技術(shù)，我們的激光測振儀的位移分辨率可達(dá)2nm，而在采用數(shù)字解調(diào)技術(shù)后，位移分辨率可達(dá)pm級。這種位移解調(diào)技術(shù)尤其適用于低頻測量(在亞Hz范圍內(nèi))。速度解調(diào)更適用于高頻場合，因為諧波振動的最大振幅可以表示如下：
v = 2π ? f ? s
隨著頻率的增加，振動速度增加，振動位移則減小。
