随着5G物联网时代的到来,物联网正逐渐深入日常生活的各个方面,各行业对万物互联的需求也日益增加。作为物联网技术感知层的重要组成部分,传感器受到了广泛的研究和关注。光频域反射技术（OFDR）作为一种重要的分布式光纤传感技术,因其所具有的高空间分辨率、高信噪比、高灵敏度等优势,近年来受到越来越多关注,并在航空航天、精密仪器、医学、大型建筑等领域拥有广泛的应用。当前国内外的OFDR相关研究中,大多都采用了基于电脑端软件信号处理的方案,这种处理方法虽然便于实验调试,但因电脑端软件串行处理等因素大大影响处理速度,导致OFDR传感时间一般在分钟级别,无法满足OFDR技术的高速化需求。本论文针对OFDR高速化传感需求,设计了高速化OFDR信号处理方案,基于实验室当前已有的基于FPGA开发板所搭建的高速OFDR系统,设计并试验验证了 OFDR高速高空间分辨率应变传感、二维实时形状传感的实验方案,验证了所设计高速化OFDR信号处理方案的有效性。论文主要内容如下:1.针对OFDR高速化传感的需求,推导并得出了可调谐光源参数和OFDR系统各项指标之间的关系模型,设计了高速OFDR系统的光源连续扫频方案,包括光源扫频参数、工作模式设置等,并试验验证了该连续扫频方案的可行性。2.设计了基于“应变-曲率”参数映射模型和切角递推形状恢复算法的高速OFDR二维形状传感方案,并分别在MATLAB和LAB VIEW两个处理平台上实现了切角递推算法的形状重建过程。经试验验证,所设计的二维形状传感方案,能够测量到的物体最大形变曲率为10m-1,且最高传感速率可达16Hz,并在LABVIEW软件界面上实现了实时形状变化显示,验证了该二维形状传感方案的可行性。3.针对OFDR系统对高速率、高空间分辨率、长距离的传感需求,设计了高速实时应变参量传感、微小零件高分辨率应变传感、长距离应变传感的实验方案,并进行了试验验证。实验结果表明,本系统在5m的传感距离下整体传感时间不超过50ms,微小零件的高分辨率传感精度可达5mm,最长传感距离可达50m,验证了所设计实验方案的有效性。