随着科学技术和现代工业的快速发展,精密检测、精密加工、装备测试等工程领域对于高速度、高精度的位移参数测量系统有着愈发迫切的需求。激光测量技术作为一种高精度的非接触式测量方式在各种现代工程中得到了广泛的应用,本文基于火炮身管参数测量的工程应用背景,针对传统激光测距技术测量精度差、误差大,而激光干涉仪测程短、光学系统复杂等问题,提出以激光多普勒干涉技术为核心、光频外差干涉系统为基本构架的微米级激光多普勒干涉位移测量技术,设计并搭建出一套软硬件测量系统。本文设计的激光多普勒干涉位移测量系统以FPGA作为核心处理器,主要由光学系统部分、弱信号调理部分和数字信号处理部分组成。光学系统部分参考马赫-曾德尔干涉仪的基本结构进行设计,基于激光多普勒干涉技术完成对光学系统40MHz的外差设计,通过APD雪崩二极管完成对合作目标位移拍频信号的获取。弱信号调理部分完成对激光多普勒光电转换后模拟信号的预处理,包括缓冲设计、信号的前置放大、高通滤波、低通滤波、跟随器和模数转换设计。数字信号处理部分对模数转换后的信号进行数字处理,通过改进的CIC滤波器和CORDIC算法对激光多普勒干涉信号进行数字鉴相,并将鉴相后的结果计算为位移量的大小,同时设计DDR3 SDRAM数据缓存单元并通过USB串口通讯将数据传输至嵌入式软件中进行后续处理。软件界面基于X86嵌入式平台,使用Lab VIEW进行编写,包含丰富的数据显示单元,提高了整个系统的集成度。本文设计搭建的激光多普勒干涉位移测量系统,采用激光多普勒干涉技术进行位移测量,提高了测量的分辨力;选择光频外差的光学结构降低了系统的光源要求,同时增强了工程应用的能力;采用FPGA+嵌入式平台的架构,提高了测量系统的实时性和集成度。通过仿真和实验测试结果表明:在10m范围内测量精度能够达到微米级精度的设计要求,同时进一步分析了造成误差的原因,为后续的系统改进提出了建议。