在数字化、信息化和智能化的万物互联时代,高精度的传感器实时精确地获取、感知和反馈各种信息,是工业生产和实际生活的重要保障。而速度/位移和振动是日常生活和各领域中十分常见和关键的物理量,在工业生产和实际生活中需要精确地测量物体的速度/位移和振动来保证工业生产系统的平稳安全运行。本文以精密机械加工设备运行速度传感测量为研究背景,精密机械加工设备运行速度的准确传感控制测量是其安全高精度平稳可靠运行的重要保证。而基于相干探测的激光多普勒测量技术得益于其非接触性测量、高分辨力、测量速度快和测量范围宽的特点在精密机械加工设备速度传感测量中有其独特的优势。同时在实际应用中,人们发现具有稳定相位和纯净光谱分布的单频激光因具有超长的相干长度和极低的相位噪声而能够有效改善系统信噪比和噪声容限,成为军事、医疗等诸多应用领域不可或缺的理想光源。因此本文以设计适用于精密机械加工设备的高精度速度传感测量系统为研究目标,提出基于单频窄线宽激光源的相干多普勒测速系统并展开相关工作,其主要研究内容如下:（1）设计零差相干激光多普勒测速系统,从激光线宽的基本属性出发,通过理论分析、仿真模拟以及对比实验研究单频激光本征线宽和非本征线宽对相干多普勒测速系统测速精度和测速下限的影响。（2）利用基于单频窄线宽激光源的零差相干收发一体式多普勒测速系统,针对峰值频率展宽状态下的多普勒频谱,提出“改进的质心算法”的频率提取方法,并进行速度范围0～18)8)/,测量精度为8)量级的低速测量实验,为结构紧凑和低噪声特性的高精度相干激光多普勒测速系统的研究提供一种思路。（3）提出使用光开关的低噪声特性相干外差激光多普勒测速系统,实现真正意义上正交解调中对构建与外差频率同频参考信号的要求。并利用该系统结合经验模态分解算法（EMD）完成精密控制导轨运动信号的实时采集、获取和分析,将导轨的平移运动信号从包含振动信号的复杂信号中分离出来,同时获得导轨实时平移运动位移信号和振动信号。对使用光开关的低噪声特性的相干外差激光多普勒测速系统进行GUI界面设计,将测速系统实时控制测量、测量信号的实时处理和测量结果的实时显示集成到一起,为该系统后续实际工程应用奠定坚实的基础。