OTDR（Optical Time Domain Reflectometer，光时域反射仪）是一种光纤测量专用仪器，它根据瑞利散射测算出光纤延长度的损耗信息，根据菲涅尔反射定位光纤事件位置，是光纤通信领域不可缺少的测量和维护设备。目前，OTDR除了要具备大动态范围、小盲区、高分辨率等性能，还要具备较强的数据交换能力以及较快的数据处理能力。信号采集系统作为OTDR主要组成部分，承担着OTDR返回光信号的采集、存储、传输、处理的重要功能。随着实际工程对OTDR的性能要求越来越高，OTDR对信号采集系统也提出了更高的要求。本文在对数据采集技术以及OTDR原理的研究基础上，结合OTDR的发展需要，以实现信号高速采集、数据高无缝速存储和传输、改善信噪比为目标，提出一种基于FPGA的光时域反射仪信号采集系统。该系统以Altera公司的FPGA芯片EP4CE40F23C8N作为核心控制芯片，利用高性能低功耗模数转换芯片AD9230进行快速数字化，考虑了采集系统数据存储和数据传输高速和实时的需要，利用两片SRAM存储器ISSI61LV25616通过乒乓操作进行数据存储，同时结合USB接口高速数据吞吐的优势，使用USB数据线实现与上位机的数据传递，最终实现光时域反射仪信号采集系统。本系统由硬件与软件共同组成。系统硬件设计包括FPGA核心电路模块、信号接收与调理电路模块、模数转换电路模块、数据存储电路模块、USB接口电路模块、时钟晶振与电源电路模块，本文对各模块的设计思路和电路进行了介绍。系统软件设计包括下位机FPGA逻辑功能设计和上位机信号线性累加处理。其中，FPGA逻辑功能设计部分分为AD控制模块、FIFO缓冲模块、存储控制模块、USB接口控制模块等，本文从状态转换、逻辑功能等方面对各个模块进行了说明，并应用Modelsim软件对各个模块进行了功能仿真。信号线性累加处理部分介绍了算法主要流程，应用Matlab软件设计了图型显示界面并实现了线性累加算法的仿真。