波源和观察者有相对运动时，观察者接受到波的频率与波源发出的频率并不相同，这种现象称为多普勒效应。比如救护车警报器音调的明显变化：当一辆救护车迎面驶来的时候，听到声音比原来高;而车离去的时候声音比原来低。在实际振动测试中，测试的激光波长为 λc，测得的多普勒频移 Δfc 与速度 v 成比例关系：

　　Δfc = 2 v/λc.

　　振动测量

　　检测被测物表面反射回来的信号可以得到频移, 从频移可推导出振动速度 v(t), 同样也可以得到振动位移 d(t) 和振动加速度 a(t)。以简谐振动为例, 频率为 f, 位移 d(t) = D sin(2πft), 则位移, 速度和加速度的幅值关系如下公式所示:

　　A = 2πfV = 4 π2 f2 D.

　　读取外差

　　光强的变化与物体是否接近或远离激光测振仪无关。通过外差来消除这种模棱两可之处。参考光束的频率偏移一个固定量 fb, 振动物体的反射光与参考光的干涉导致其谐波强度也随固定频率 fb 变化。被测物的运动会导致该载波信号 (∝ cos(2πfb)) 出现调制。被测物运动的方向决定了光强频率是变大还是变小。

　　解调

　　被测物振动信号可通过解调光强获得。在转换成数字信号之后，信号处理器实时确定测量对象的位移和速度。解调(通常也称为解码)主要是针对速度或位移而言。