随着5G时代的到来,物联网技术日趋成熟,传感器作为物联网技术感知层的重要组成部分,正被广泛研究和关注。光频域反射仪技术(OFDR)作为一种具有高空间分辨率、高灵敏度等优点的光纤传感技术,在航空航天,大型建筑,精密仪器等多个领域具有广泛的应用场景。目前,随着OFDR技术的理论和实验相关研究日益丰富,OFDR技术产品化需求逐渐受到重视。在国内的诸多相关研究中,为了便于调试和更改参数,大多数研究采用了基于CPU系统的软件信号处理模式,但这种处理方式速度较低,通常在几分钟乃至几十分钟,难以满足OFDR高频率快速测量需求。本论文对OFDR信号处理的高速化展开研究,对OFDR技术的信号处理算法的硬件化设计进行了重点研究和讨论,并利用FPGA开发平台对OFDR信号处理关键算法进行硬件化并行加速,最终实现了高速OFDR参量传感系统的设计与搭建。论文主要内容如下:1、研究了 OFDR技术的基本原理,对可调谐光源的非线性调谐效应进行了重点分析,并根据系统高速化特点提出了解决方案。研究了光源参数对传感系统各项指标的影响,设计了高速传感系统的光源扫频参数和运行模式。2、针对OFDR信号处理系统高速化的需求,对OFDR信号处理算法中的关键算法一大规模FFT算法和互相关算法进行了理论分析和研究,在FPGA硬件环境下对算法进行逻辑设计和资源预评估,完成了关键算法的并行化加速设计。根据算法的预评估结果完成了 FPGA硬件平台的选型,以及信号处理关键算法在硬件平台上的开发和调试。3、提出了高速OFDR光纤传感整体系统方案,搭建了辅助干涉仪作为外部时钟采样,消除了光源非线性调谐效应。完成了高速化OFDR系统关键器件的分析和选型,搭建了主干涉仪用以生成背向瑞利散射信号。根据外部时钟采样的原理,设计并搭建了高速信号采集系统。完成了高速OFDR传感系统的整体搭建,系统传感距离可达50m,局部空间分辨率可达5mm,在5m的传感距离下传感时间小于50ms。并通过应变参量传感验证了系统的可行性和各项参数指标。