光纤因具有通信频带宽、抗干扰能力强和传输损耗小等优点,而被越来越广泛地应用在通信系统中。当光纤传输出现故障时,能够对光纤断点进行精确和快速定位是具有重要意义的。光时域反射仪能够非破坏性的检测光纤断点,使其在市场中具有垄断性地位。本文介绍了光纤检测技术的发展历史、研究现状以及传统光时域反射计的工作原理。本文的设计指标来源于高定位精度光纤断点检测装置的项目需求,首先从计时误差和折射率误差两个方面分析了设计指标中定位精度的可行性,从测量时间范围、激光器波长、激光器功率、短距离内的菲涅尔反射光功率和瑞利散射光功率关系这四个角度分析了设计指标中测量范围的可行性。然后利用激光测距技术和光纤断点处的菲涅尔反射原理,设计了使用单片机和TDC-GP21组合的方案代替传统的使用高速A/D和FGPA组合的设计方案来进行光纤断点的检测。该方案在较短测量距离下,能够改善传统光时域反射仪的定位精度不高和实时性低的问题,并且具有低成本优势。根据测量距离和低噪声的需求以及光纤断点处菲涅尔反射光功率变化范围,对信号检测放大模块电路进行设计。对程控增益放大器在改变增益的情况下是否会产生延时误差,通过设计实验来进行了测试。针对实际设计电路中由快速比较器构成的前沿时刻鉴别电路的时刻鉴别精度易受到信号幅度影响的缺陷,设计了恒定比值时刻鉴别电路来解决该问题,并通过仿真进行了验证。采用基于传递延迟法的时间计量模块,实现时差的精确测量。通过单片机软件设计,实现检测仪的工作流程控制和与上位机的通信。最后,本文对光纤断点检测仪进行了不同长度故障光纤的实验测量,并从多个方面对光纤断点检测仪的计时误差进行了分析。实验结果和误差分析表明了光纤断点检测仪达到了项目的设计指标和需求。