分布式光纤传感技术集传感和传输于一体,可同时探测物理量的空间分布信息和时变信息。因而极适合诸如油气管道、输水管道和桥梁、大坝等大型、长距离设施的实时监测。相比于散色型或萨格奈克型分布式光纤传感系统,马赫-曾德系统具有灵敏度高、实时性好、无盲区等优点,在诸如地下管道等信号微弱的检测中,具有很好的实用和经济价值。大部分的马赫-曾德传感系统都是基于工控机加采集卡的构架来设计的。该模式虽结构简单、易于实现,但采样不足、响应时间长是造成系统空间分辨率低和实时性差的主要原因之一。针对以上问题,本文设计了一套以FPGA为核心的双马赫-曾德分布式光纤传感系统。主要工作如下:首先从光纤弹光效应和干涉原理出发,阐述了干涉型光纤传感系统的工作机理,并分析了双马赫-曾德系统的定位原理和时延估计方法;然后结合窄线宽激光器、光纤无源器件和PIN等器件设计了一套双马赫-曾德光纤系统;最后以FPGA为核心,利用其并行运算能力,结合系统特点优化相关运算,实现了集高速采样(20MHz)、存储、并行运算于一体的高速信号处理系统,单次响应时间不到2秒(30公里检测距离)。联合系统模拟外界微弱振动,检测系统性能。结果表明,系统灵敏度高,实时性强,平均定位误差约为21.7米。对分布式光纤传感系统的小型化及性能提高具有参考价值,有利于广泛的工程应用。