光纤光栅(fiber Bragg grating, FBG)传感技术是近几年发展非常迅速的一种传感技术,当前对于准分布式FBG传感系统的研究主要集中在如何扩大系统容量和提高系统解调的精确性与速度上。随着嵌入式技术和计算机技术的不断发展,为准分布式光纤光栅传感系统构建具有大容量高性能的数据采集与解调系统,使其更适用于大型复杂结构检测的工程实践成为了未来研究和发展的重要方向之一。一方面,如何在光纤光栅传感的工业性应用中实时高效地采集和处理光纤光栅传感信号是设计人员要着重考虑的问题。为了能在保证解调的准确性与稳定性的同时提高解调的速度和系统的负载能力,应用于准分布式光纤光栅传感系统的数据采集方法必须具有高速和高精度的属性,这样才能兼顾传感系统的规模和运算控制速度。另一方面,准分布式传感系统的解调一直是一个难题和研究热点。在诸多解调方法中,可调谐F-P腔滤波器解调法由于灵敏度高和可调谐范围大等优点,成为了目前最有发展前景且技术较为成熟、实用性较好的解调方法之一。由于可调谐F-P腔滤波器一般采用微位移驱动器调谐腔长,系统的测量精度要受微位移驱动器驱动精度的影响,位移驱动的自动控制是否稳定和解调算法是否准确成为了决定这种解调方式性能的关键。本文在实现基于可调谐F-P腔解调方式的准分布式光纤光栅传感系统的基础上,重点研发了基于现场可编程门阵列(FPGA)技术的嵌入式数据采集与解调控制系统,将传感信息的收集、处理与解调的自动控制进行了有机的结合,并集中实现在一个嵌入式系统中。这种设计提高了传感信息获取和信号解调的准确性与速度,增加了传感系统的容量和扩展能力,对准分布式光纤光栅传感系统的实用化具有一定的意义。本文首先对光纤光栅的理论模型和传感原理进行了研究和分析,简单介绍了光纤光栅传感器的分类与特点,着重阐述了应用于准分布式FBG传感系统的复用方式和解调方式,在此基础上设计和实现了一种基于可调谐F-P腔滤波器解调方式的准分布式FBG传感系统并重点介绍了其中作为核心自动控制模块的数据采集与解调控制系统设计方案。在数据采集模块的具体设计实施上,首先分析了系统对数据采集的需求和各类数据采集方案的特点,在此基础上设计和实现了基于FPGA和USB2.0的高速多通道同步数据采集模块。方案采用PIN光电二极管作为光电探测器,Spartan-3XCS 400作为FPGA芯片,Cypress公司的EZ-USB FX2 CY68013作为USB控制芯片,LTC1740作为A/D采样芯片。在对各模块之间的接口设计进行了详细的阐述后从FPGA程序设计和固件程序设计两方面对这种数据采集的实现方法进行了介绍。在完成数据采集模块的同时,本文设计并实现了基于FPGA的解调控制模块。这种方案采用同一块FPGA芯片作为控制中心,LTC1597和LTC1450作为D/A输出芯片,对接口的设计、峰值判别和自动校准等算法的具体实现方法进行了分析,并将数据采集和自动控制有效地结合在一套嵌入式系统中。最后本文对系统的性能进行了测试,提出了实验结果和相关分析,在对阶段性成果进行总结的同时指出了系统的可改进之处,对未来工作进行了展望。