近年来,国家在大力推进新旧动能转换的同时,大力支持新材料、新工艺的研究,推动信息技术的智能化、网络化的新型发展形态。光纤光栅作为一种新型传感材料,国内外专家对其投入了大量的研究精力,基于光纤光栅的传感检测技术也得到了广泛的实践与应用。光纤光栅传感器具有很多常规传感器难以比拟的优良特性,因其电气绝缘性强、抗电磁干扰、耐酸碱腐蚀、体积小、质量轻、灵敏度高等优点而被广泛用于地震监测、土木工程、航天航空、海洋探测、石油化工等领域。一直以来,光栅传感信号解调技术的不成熟是光纤光栅应用的主要障碍,很多技术仅限于实验室研究阶段。目前国内外大多数投入生产应用的解调产品存在价格高昂、体积大、解调频率低等不足,无法满足高频信号状态监测和现场便携式检测的要求,限制了光纤光栅传感技术的工程应用。相比之下,基于现场可编程门阵列FPGA的硬件设计架构以其并行高速、定制性强、性价比高的显著优势,充分满足光纤光栅低成本、高速解调的需求。因此,本文从光纤光栅传感理论的基本原理出发,针对目前光纤光栅传感器解调设备存在的问题,对光纤布拉格光栅的解调方案进行了详细分析和研究,设计了基于FPGA的高速光纤光栅解调系统并进行了完整的实验测试。主要的研究内容和结果如下:首先,结合光纤光栅传感技术的研究现状,对光纤光栅传感原理和特性进行深入介绍,在比对多种常见的光纤光栅解调方法后,选用边沿线性滤波法作为本设计中的传感解调方法。设计了基于线性滤波器的光纤光栅解调系统光路,对各个部分的结构和性能做了简要的介绍。其次,设计并制作了一种简支梁结构的光栅振动传感器,对传感器的制作封装流程做了详细介绍,分析了传感结构物理模型,推导出传感器反射波长与传感器物理结构的数学关系。再次,设计了以FPGA为控制核心的高速解调信号采集系统,充分发挥FPGA并行结构灵活、高速处理数据的优势,设计包括AD采集、双口RAM存取、以太网数据传输的下位机硬件电路和软件驱动程序,并利用Labview开发了上位机解调处理软件,为解调系统的功能验证提供了便利。最后,对整体解调方案、传感器设计、采集处理系统性能进行了充分的实验测试。将设计解调系统与标准设备SM130实验结果进行对比分析。实验证明,基于FPGA的高速光纤光栅解调系统实现了高集成度、高分辨率的解调系统要求,系统整体性能稳定可靠,满足设计需求。这种结构的解调系统将促进光纤光栅传感器在高频信号监测领域的应用。