近年来,随着航天领域的快速发展,针对振动测量技术的研究日益迫切,对航天器运动副微弱振动的非接触、高效、高精度检测在航天领域内具有重要意义。激光自混合干涉技术测量精度高且具有自准直、结构紧凑等优点而越来越受到研究者的青睐。激光自混合干涉测量技术是一种基于激光二极管弱耦合现象的测量方法。激光器的出射光束被物体表面反射或散射后再次进入激光内腔,与腔内光混合后调制激光器的功率输出,形成自混合干涉。研究通用、高效、精确的自混合干涉位移重构方法是本领域内存在的主要问题。本文主要研究对象是低频微纳米级的物体振动位移测量,旨在探索基于半导体激光自混合干涉测量技术的微振动位移信号重构方法,以期解决目前该领域内存在的重构算法通用性差、重构效率低、测量误差大等问题。主要研究内容如下:本文通过有光反馈时简化的法布里-珀罗（Fabry-Pérot:F-P）复合腔模型,研究半导体激光自混合干涉效应的机理,为进一步开展激光自混合干涉信号重构测量研究奠定理论基础。首先,针对适度反馈条件下自混合干涉信号存在陡变偏移,常规方法无法进行位移重构的问题,提出一种适用于不同光反馈水平机制的多次Hilbert变换相位解卷算法。通过二次包络提取算法对反馈水平参数C值较大的适度光反馈水平干涉条纹进行条纹搬移,从而对自混合信号实现了条纹消偏,使多次Hilbert变换相位解卷算法对不同的光反馈水平具有适用性。实验结果表明,适度反馈条件下C值为2.5时,绝对误差为156 nm。新算法解决了适度反馈条件下自混合干涉信号位移重构的问题。其次,针对弱反馈条件下传统的自混合干涉位移重构算法时延大的问题,提出一种局部极值检测的快速算法。该方法利用包络谱算法提取自混合干涉信号的上下包络,通过确定反向点位置以获取判别干涉条纹方向的窗函数;再利用局部极值检测获得包含正确跳变点方向的局部极大值;进而通过局部极值点坐标进行三次样条插值,得到重构物体的位移。实验结果表明,局部极值微位移重构算法用时为积分重构算法的1 3,对于目标物体振幅小于10.0μm的重构位移,重构的绝对误差小于0.1μm。局部极值检测算法弥补了跳变点检测算法不能对弱反馈水平信号跳变点检测的缺点,对信号处理效率高。最后,针对低信噪比微弱自混合干涉信号常规方法无法解调的问题,提出一种基于双软锁相技术的正交解调方法。首先建立起自混合干涉信号FFT频谱一次谐波和二次谐波,与用第一类贝塞尔函数展开的自混合信号第一阶和第二阶的对应关系。之后基于双软锁相方法构建两路参考频率信号,提取调制信号频谱的一次谐波和二次谐波项;然后通过解卷反正切函数重构目标物体的振动位移。软锁相测量法只提取以调制频率为中心的指定频带内的信号,可以有效滤除其它频率分量,因此该方法能够解调低信噪比的自混合干涉微弱信号。实验结果表明,对于目标位移振幅峰峰值小于4.0μm的振动,双软锁相解调算法位移重构测量绝对误差小于10 nm。