光纤传感技术由于其特有的灵敏度高、抗干扰能力强等特性,逐渐成为周界安防、能源勘探等领域的重要技术支持。本课题依托高速铁路周界安防系统项目,以突破目前光纤传感技术组网规模化之后的调制复杂度增加及信号解调速度缓慢等瓶颈问题,重点研究基于现成可编程逻辑器件(FPGA)的实时相位解调系统。本论文针对基于光纤光栅传感器(FBG)的时分复用光纤传感网络,设计了一种经过时序优化的二元矩形脉冲相位调制方案,能够保证为每个光纤传感单元产生正确的调制相位。对于光纤传感网络而言,确定每个光纤传感单元的延时信息(或者时间窗口)是正确解调传感信号的前提,而传统的方法只能通过手动标定的方式获得,实施过程费时费力。本论文提出一种基于形状函数和互相关运算的自动延时信息获取算法,极大降低系统实现复杂度。最后,本论文提出一种低输出延时的流水线结构优化的硬件相位解调模块,用于计算每个时间窗口内光纤传感器的信号,极大提高信号获取的实时性。具体的,本论文工作包括:光学结构方面,设计了一种低成本紧凑型的FBG光纤传感器网络。利用二元矩形脉冲相位调制方法进行相位调制,通过合理设计调制信号时序,产生?/2相位调制的脉冲光信号,经光栅反射后相互干涉,形成移相量为?/2,0,-?/2的干涉信号序列,进而可以求得信号相位值。电学相位调制系统方面,主要实现了系统中原始光强信号的上传、延时值的自动计算、延时数据的参数化自动配置、多个传感器光强数据的通道切换以及低输出延时的硬件相位解包运算。系统工作时,当USB通信接口接收到搜寻时间窗口的命令后,将一定量的原始光强数据及参考脉冲信号(16KB)发送至上位机。在上位机中利用本论文提出的自动延时信息获取算法,区分出调制光信号中的信号尖峰和窗口尖峰,确定各个时间窗口所需的延时信息,并将该信息包含在命令中下发到FPGA中。在FPGA中解析命令,将延时值配置到用于过滤调制信号光强的模块中,根据利用过滤后的光强信号画出的李萨如图验证其三路光强是否正交,即光强信息是否提取正确。最终利用本课题提出的仅需9个时钟周期输出延时的流水线结构优化的硬件相位解调模块,获取传感相位值,根据该相位值的变化能够判断是否存在外界入侵信号。本课题在FPGA硬件平台上针对相位计算解包过程进行了大量的仿真和实时调试。调试证明,本系统工作性能较好,能够快速准确地完成获取光强值、延时值参数配置、调制位置光强值过滤、相位计算解包等一系列工作。为光纤传感网络系统提供了一种高效、实时、参数可配置的实现方案。