物联网是上世纪90年代发展起来的一类新兴信息技术，它不断渗入到社会和生活的方方面面，而且将人类社会和物理世界进一步的融合在一起。物联网提升了人们认知物理世界的能力，并将世界信息产业推向第三次发展浪潮。光纤传感技术作为一种新型传感技术将在物联网的世界中发挥举足轻重的作用，光纤传感器具有抗电磁干扰，质量轻，制作简单，耐久性好等优点。在众多光纤传感器中，分布式光纤传感技术是最有应用前景的技术之一。基于光纤的分布式传感能实现大范围超长距离检测，非常适用于电力系统、铁路铁轨、地铁铁轨、隧道、大坝、滑坡检测等需要准实时监测和大量传感器的场合，基于光纤的分布式传感得到广泛的关注和研究。但是，目前基于光纤的分布式传感系统完成一次全量程检测一般需要耗时几分钟，甚至十几分钟，不能达到准实时的要求。本文针对当前这种检测延时较长的不足，我们设计了光纤布里渊分布式检测中基于FPGA的实时USB数据采集模块，即以FPGA芯片为核心的能快速完成检测的数据采集系统，将一次全量程检测时间缩短到10 s以内，使得基于光纤的布里渊分布式传感更接近于实时检测。本论文主要包括:　　首先，介绍物联网技术的研究现状和商业发展状况，并着重介绍分布式光纤传感的研究现状和发展趋势，并介绍和对比三种散射（瑞利、拉曼、布里渊）的分布式光纤传感技术，分析它们的工作原理、系统结构、优缺点和应用领域。同时对分布式传感的几种数据采集系统方案进行分析和对比，提出基于FPGA的数据采集系统方案，紧接着分析基于分布式传感的铁路轨道检测的具体方案和分布式光纤传感的数据特性，为数据采集系统的设计做准备。　　其次，设计基于FPGA的USB实时数据采集系统的硬件电路。先分析了FPGA独有的优势，以及FPGA选型的依据，然后选取Altera公司的Arria系列的EP2AGX65DF25C4N的数据采集系统核心处理器;接着分析了模数转换芯片的特性，以及系统性能要求，并选取模拟公司的AD9640芯片，该芯片有两个独立的通道和14bits的数字输出精度，本数据采集系统采用了两片AD9640共4通道的A/D转换电路;最后分析和设计基于USB2.0协议的CY7C68013芯片的电路原理。　　然后，在数据采集系统的硬件电路的基础上进行系统的软件设计。利用状态机进行ADC的配置时序，对ADC芯片进行配置，并对其转换输出的数字数据进行采集，并利用FPGA中的FIFO缓存，同时对采集的数据进行缓存和求均运算，然后通过USB传输控制时序，传输到PC上位机进行显示和存储。其中USB模块的程序还包括了利用高级c语言开发的固件代码，用于配置CY7C68013芯片的内部寄存器。　　然后，在数据采集系统的硬件电路的基础上进行系统的软件设计。利用状态机对AD9640进行时序配置和采样控制，并对其转换输出的数字数据传输到FIFO缓存器中进行缓存和求均;利用USB传输控制电路，传输到PC上位机进行显示和存储。其中USB模块的程序包括两部分，一部分是利用高级c语言开发的固件代码，用于配置CY7C68013芯片的内部寄存器，另一部分是利用HDL语言实现的Slave FIFO的控制。　　最后，对AD控制模块，数据处理模块，USB传输模块的功能进行仿真调试，并利用SignalTap等工具进行验证，验证结果表明数据采集系统的各模块都实现了相关功能，基于FPGA的数据采集系统可完成对信号的实时采集和处理。