以光时域反射技术为基础的分布式光纤传感系统通过不断向光纤中注入探测光脉冲并同步检测其产生的背向散射信号,可以获得被测量在空间和时间上的分布情况。相对于传统的传感器,其具有连续分布式、高灵敏度、抗电磁干扰、耐高温腐蚀等优点,正在被应用到众多新型的传感领域中。在长距离光纤通信应用需求的推动下,光纤的损耗特性已经被降低到0.2dB/km,极大地拓展了无中继通信距离。而对于光时域反射技术而言,该损耗仍然是限制传感器测量动态范围的关键因素。由于光纤的损耗特性使注入光纤中的光脉冲功率随光纤长度指数衰减,从而导致背向散射信号强度指数衰减,这严重限制了这类光纤传感器的测量动态范围。通过增加光脉冲宽度可以一定程度上提高动态范围,但同时也降低了空间分辨率。为了解决空间分辨率和动态范围之间的这个矛盾,在保持空间分辨率不变的前提下提高测量动态范围,可以从时域和空域两个方面解决。时域上,通过将多次采集的结果进行数字累加处理,可以抑制零均值不相关噪声,从而提高动态范围。空域上,通过对光脉冲进行编码,按照相应的解码方法得到等效的单脉冲测量结果,也可以提高动态范围。目前基于编码的光纤传感实验采用脉冲码型发生器和具备分段采集功能的示波器实现,这种方法不仅价格昂贵而且只能局限于实验室研究。为了将基于编码的光纤传感系统仪器化,需要一种能实现编码与数字累加功能的小型数据采集系统。目前市场上已经可以找到成熟的数字累加数据采集卡,但缺少软件定义脉冲编码功能,也不能支持编码输出与累加采集同步进行。针对传统累加数据采集卡的局限性,本文设计并实现了一种具有脉冲编码输出和数字累加功能的数据采集系统。通过软件定义编码与数字累加参数,可以支持任意码型的累加数据采集。该数据采集系统通过同步脉冲输出内部触发信号,无需外部触发输入,既省去了外部同步设备,也减小了触发抖动对累加数据对齐的影响。为了验证该数据采集系统的性能,首先测试了单脉冲与编码脉冲的参数及其驱动高消光比脉冲调制器产生光脉冲的性能;然后采集白噪声与函数信号发生器的混合输入并在不同累加次数下验证累加功能;最后比较了10ns单脉冲累加63次与63位归零Simplex编码的光时域反射计测量结果,得到了编码相对单脉冲系统提升了3.6dB测量动态范围的结果。本文设计的基于编码与数字累加技术的数据采集系统可用于提升各种光时域反射类型的光纤传感系统的测量动态范围,进而设计基于编码的分布式光纤传感仪器,具有十分广泛的应用前景。