CN105783758B - 一种自外差单端矢量botda动态应变测量方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种自外差单端矢量BOTDA动态应变测量方法及装置，它利用激光器输出三路光，第一路产生下移频的连续光，第二路作为脉冲基底光，第三路产生双边带结构的编码脉冲光，将三路光的合成光从传感光纤的一端入射，其中，第一路和第二路光在传感光纤中产生的背向瑞利散射光分别作为本振光和探测光，将二者引入光电检测器中进行自外差检测并提取出所得电信号中的正交及同相分量，然后根据两种分量的商与受激布里渊散射相移之间的函数关系，求得受激布里渊散射相移值，最后根据受激布里渊散射相移与动态应变的对应关系曲线解调出相应的动态应变值。本发明不仅结构简单、应用方便，可靠性与稳定性好，而且可实现非破坏性的高灵敏度和高信噪比的动态应变测量。
Description
技术领域
本发明涉及一种采用自外差检测单端矢量BOTDA系统实现动态应变的分布式测量的方法与装置，属于测量技术领域。
背景技术
基于布里渊光时域分析(Brillouin Optical Time Domain Analysis，BOTDA)技术的分布式传感技术以其接收信号强、测量精度高、定位准确和传感距离长等独特优点，广泛应用于电力线缆和设备、油气管道及建筑、水利等行业大型工程结构的健康诊断、故障监测及定位等领域。
传统BOTDA系统需在光纤两端分别注入相向传输的泵浦光和探测光，当泵浦光与探测光的频率差为布里渊频移时，就会在传感光纤中发生受激布里渊散射(StimulatedBrillouin Scattering，SBS)作用，通过直接检测经受激布里渊散射作用后的探测光即可实现分布式温度/应变的测量。但是双端入射BOTDA系统结构复杂，当光纤发生断裂时将无法进行检测，在大范围测量场合应用不方便、可靠性低。1996年，N.Marc等提出利用传感光纤末端产生的菲涅尔反射光作为探测光，在1.4km传感光纤上实现了35m空间分辨率的单端结构的BOTDA分布式温度/应变测量；2011年，Q.Cui等提出瑞利BOTDA传感系统，利用基底连续光在300m传感光纤中产生的瑞利散射光作为探测光，实现了3m空间分辨率、1℃温度测量精度的非破坏性的单端结构的BOTDA分布式传感系统。
在传统BOTDA分布式测量中，一般采用对泵浦光和探测光的频率差进行频率扫描的方式来实现布里渊散射增益谱的测量，通过布里渊散射增益谱的布里渊频移信息来实现静态温度/应变的解析；但是布里渊散射强度受探测光与泵浦光功率波动、偏振噪声影响大，而强度信息直接决定着布里渊频移信息的获取，因此会降低布里渊频移的检测精度，并且由于频率扫描的方法测量时间长，无法实现实时的动态应变测量，因而限制了其应用领域。
目前，基于布里渊散射的动态应变测量技术在分布式光纤传感领域的研究集中在BOTDA动态应变测量技术和布里渊相移动态应变测量技术等。BOTDA动态应变测量技术是通过布里渊增益斜坡分析法来实现动态应变的测量，但其受探测光与泵浦光功率波动、光源频率漂移的影响较大，系统稳定性差，需对泵浦光与探测光的频率差进行扫描和数据拟合，测量时间长，无法响应高频动态应变信号。2011年，A.Zornoza提出布里渊相移BOTDA动态应变测量技术，实现了160m传感光纤上1m空间分辨率、1.66kHz测量速率的动态应变测量；布里渊相移动态应变测量技术通过将相移转化为相应的频移信息实现动态应变的检测，该方法不受探测光与泵浦光功率波动的影响，具有很好的稳定性。但是在传统的布里渊相移BOTDA动态应变测量系统中，利用的是受激布里渊散射增益或损耗，不仅测量灵敏度和系统信噪比低，而且泵浦光与探测光需从光纤两端分别入射，系统结构复杂，当光纤发生断裂时将无法进行检测，在大范围测量场合应用不方便、可靠性低；而利用菲涅尔反射光及瑞利散射光等作为探测光的单端结构的BOTDA系统存在信号弱、噪声大的缺点，因此目前急需一种结构简单、应用方便，而且能同时实现高频、快速测量的高可靠性、高灵敏度、高信噪比的动态应变测量的方法和测量装置。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种自外差单端矢量BOTDA动态应变测量方法，以提高动态应变测量系统的可靠性与稳定性，实现非破坏性的高灵敏度、高信噪比的动态应变测量。
除此之外，本发明同时还给出了动态应变的测量装置。
本发明所述问题是以下述技术方案解决的：
一种自外差单端矢量BOTDA动态应变测量方法，所述方法利用窄线宽激光器通过保偏耦合器输出三路连续光，一路经声光移频器产生下移频的连续光，一路直接输出作为脉冲基底光，一路经编码脉冲模块输出双边带结构的Simplex编码脉冲光，将三路光信号耦合后形成的合成光信号从传感光纤的一端入射，以脉冲基底光在传感光纤中产生的背向瑞利散射光作为探测光、Simplex编码脉冲光作为泵浦光、下移频的连续光在传感光纤中产生的背向瑞利散射光作为本振光，将探测光与泵浦光发生受激布里渊散射作用所形成的携带受激布里渊散射信息的探测光与本振光引入光电检测器中进行自外差检测，并提取出自外差检测所得电信号中的同相及正交分量，然后根据正交分量和同相分量的商与受激布里渊散射相移之间的反正切函数关系，求得受激布里渊散射相移值，最后根据受激布里渊散射相移与动态应变的对应关系曲线解调出相应的动态应变值。
上述自外差单端矢量BOTDA动态应变测量方法，所述受激布里渊散射相移与动态应变的对应关系曲线通过标定获得，并存储在计算机中的数据库中。
上述自外差单端矢量BOTDA动态应变测量方法，根据受激布里渊散射相移与动态应变的对应关系曲线解调出相应的动态应变值，具体步骤如下：
i、当环境温度与标定时温度相同时，获取的受激布里渊散射相移值所对应的应变值即为当前动态应变值；
ii、当环境温度与标定时温度不同时，先根据变化后的布里渊频移对受激布里渊散射相移与动态应变的对应关系曲线做出相应的修改，然后根据修改后的关系曲线获取动态应变值。
一种自外差单端矢量BOTDA动态应变测量装置，构成中包括窄线宽激光器、保偏耦合器、声光移频器、编码脉冲模块、耦合器、掺铒光纤放大器、光栅滤波器、光环行器、扰偏器、传感光纤、振动源、光滤波器、光电检测器、正交相位解调器、数据采集卡和计算机，所述窄线宽激光器通过保偏耦合器输出三路连续光，第一路连续光经声光移频器接耦合器的第一输入光口，第二路连续光接耦合器的第二输入光口，第三路连续光经编码脉冲模块接耦合器的第三输入光口，耦合器的输出光口依次经掺铒光纤放大器、光栅滤波器接光环行器的第一光口，光环行器的第二光口经扰偏器接传感光纤与振动源，光环行器的第三光口依次经光滤波器、光电检测器、正交相位解调器和数据采集卡接计算机。
上述自外差单端矢量BOTDA动态应变测量装置，所述声光移频器对保偏耦合器输出的第一路光信号进行移频调制时，输出频率分量为ν0-νIF的下移频连续光，其中ν0为窄线宽激光器的中心频率，νIF为声光移频器的驱动频率、频率范围为200MHz～1GHz。
上述自外差单端矢量BOTDA动态应变测量装置，所述编码脉冲模块由微波信号源、第一电光调制器、偏振控制器、任意波形发生器和第二电光调制器构成，微波信号源驱动的第一电光调制器对保偏耦合器输出的第三路光信号进行抑制载波的双边带调制，输出频率分量为ν0±νm的连续光，该信号经偏振控制器进行偏振态调节后，再由任意波形发生器驱动的第二电光调制器进行脉冲调制，产生的频率为ν0±νm的双边带结构的Simplex编码脉冲光送入耦合器的第三输入光口，其中νm为微波信号源频率、在传感光纤布里渊频移11GHz附近可调。
上述自外差单端矢量BOTDA动态应变测量装置，所述任意波形发生器由计算机控制输出Simplex编码的电信号，再由Simplex编码的电信号驱动第二电光调制器对连续光进行脉冲调制产生Simplex编码脉冲光，其中Simplex码是由哈达玛矩阵转化得到的由“1”和“0”构成的单极性矩阵。
本发明采用非破坏性的单端矢量BOTDA系统，通过检测受激布里渊散射相移实现分布式动态应变的测量，利用泵浦光的双边带结构提高系统灵敏度，利用Simplex编码脉冲在不降低空间分辨率的情况下有效提高系统信噪比，因此本发明不仅结构简单、应用方便，可靠性与稳定性好，而且可实现高灵敏度和高信噪比的动态应变测量。
附图说明
图1是本发明的测量装置组成示意图；
图2是光纤中SBS作用过程示意图；
图3是本发明的测量原理示意图；
图4是受激布里渊散射相移与动态应变的解析原理示意图。
图中各标号表示为：LD、窄线宽激光器，PCO、保偏耦合器，AOFS、声光移频器，MSS、微波信号源，EOM1、第一电光调制器，PC、偏振控制器，AWG、任意波形发生器，EOM2、第二电光调制器，CO、耦合器，EDFA、掺铒光纤放大器，GF、光栅滤波器，OC、光环行器，PS、扰偏器，FUT、传感光纤，VBS、振动源，OF、光滤波器，PD、光电检测器，IQ、正交相位解调器，DAQ、数据采集卡，COM、计算机。
文中所用符号：ν0为窄线宽激光器的中心频率，νIF为声光移频器的驱动频率，νm为微波信号源频率，ΔνB为布里渊谱宽，g0为布里渊峰值增益，Δν1为损耗型频率失谐量，νp1为损耗型泵浦光频率，Δν2为增益型频率失谐量，νp2为增益型泵浦光频率，νB(z,ε)为布里渊频移，νB0为无应变时的布里渊频移，cε为布里渊频移与应变的关系系数，ε为动态应变信息，Δν为本发明的频率失谐量，φSBS为本发明的受激布里渊散射相移，φSBS1为损耗型受激布里渊散射相移，φSBS2为增益型受激布里渊散射相移，K为布里渊相移的应变灵敏度，Δε为应变区间，ΔφSBS(Δε)为在Δε区间内的受激布里渊相移差，ΔφSBS2(Δε)为在Δε区间内的增益型受激布里渊相移差，R为光电检测器PD的响应度，PR为进入PD的脉冲基底产生的瑞利散射光功率，PL为进入PD的本振光功率，gSBS为本发明的受激布里渊散射增益，gSBS1为受激布里渊散射损耗，gSBS2为受激布里渊散射增益，I(t)为同相分量，Q(t)为正交分量，L为编码长度。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明将非破坏性的单端结构引入到矢量BOTDA系统中，利用脉冲基底产生的背向瑞利散射光作为探测光与编码脉冲光发生受激布里渊散射作用，通过双边带结构实现高灵敏度的测量，通过对脉冲泵浦光进行Simplex编码来提高系统信噪比，并将基于受激布里渊散射相移原理的测量技术应用于分布式动态应变的测量，实现相移与动态应变的解析。
参看图1，本发明的系统组成和工作原理如下：
窄线宽激光器LD作为激光源，其输出的光信号分为三路：第一路光信号由声光移频器AOFS进行移频调制，输出频率为ν0-νIF的下移频连续光；第二路光信号作为脉冲基底光；第三路光信号由微波信号源MSS驱动的第一电光调制器EOM1实现抑制载波的双边带调制，输出频率为ν0±νm的连续光分量，经偏振控制器PC进行偏振态调节后，再由任意波形发生器AWG驱动的第二电光调制器EOM2进行脉冲调制，产生的频率为ν0±νm的Simplex编码脉冲光作为泵浦光；下移频的连续光、脉冲基底光和编码脉冲光经耦合器CO耦合后作为合成光信号，合成光信号经由掺铒光纤放大器EDFA放大并由光栅滤波器GF滤除自发辐射噪声后经光环行器OC进入扰偏器PS，扰偏器PS对合成光信号进行偏振态扰乱后进入传感光纤FUT，此时脉冲基底产生的背向瑞利散射光(即ν0频率分量)作为探测光与作为泵浦光的Simplex编码脉冲光(即ν0±νm频率分量)发生受激布里渊散射作用；频率为ν0-νIF的下移频连续光在传感光纤FUT中产生的瑞利散射光作为本振光与携带受激布里渊散射信息的探测光经由光滤波器OF滤出频率为ν0的探测光及频率为ν0-νIF的本振光，之后进入光电检测器PD进行拍频，并通过正交相位解调器IQ获取受激布里渊散射相移信息，再由数据采集卡DAQ进行数据采集，并在计算机COM中的数据处理单元进行处理，根据受激布里渊相移与动态应变的关系，实现分布式的动态应变传感测量。
本发明根据受激布里渊相移信息实现动态应变的测量，是由于泵浦光与探测光在传感光纤FUT中发生受激布里渊散射作用时，不仅会使探测光功率发生变化，而且会使其相位也发生相应变化，由于动态应变的变化会引起受激布里渊散射相移的改变，故可通过相移变化实现动态应变的解析。
第一电光调制器EOM1由微波信号源MSS驱动，产生抑制载波的1阶边带光信号，第二电光调制器EOM2由任意波形发生器AWG驱动，对1阶边带光信号进行脉冲调制，产生频率为ν0±νm的双边带结构的Simplex编码脉冲光；由于探测光与双边带结构的编码脉冲光发生SBS作用，布里渊散射增益保持为1(即探测光幅度基本保持恒定)，减小了探测光能量耗尽现象引起的信号衰落，有利于提高系统信噪比。
由于第一电光调制器EOM1进行抑制载波的双边带调制后产生的残留载波以及第二电光调制器EOM2进行脉冲调制后产生的漏光都会引起非本地效应，导致系统信噪比的降低，因此系统所用电光调制器均为高消光比的电光调制器。
声光移频器对光信号进行移频调制，输出的频率为ν0-νIF的下移频连续光在传感光纤中产生的瑞利散射光作为本振光。
非破坏性的单端结构，是指当合成光信号注入传感光纤FUT后，脉冲基底光产生的频率为ν0的瑞利散射光作为探测光、Simplex编码脉冲光作为泵浦光，两者发生受激布里渊散射作用，无需单独的探测支路，因此本系统只需在传感光纤的一端输入光信号即可实现非破坏性的单端结构。
损耗型的受激布里渊相移的表达式为
增益型的受激布里渊相移的表达式为
其中，ΔνB为布里渊谱宽，g0为布里渊峰值增益，Δν1＝ν-νp1-νB(z,ε)为损耗型频率失谐量，ν＝ν0为探测光频率，νp1＝ν0-νm为损耗型泵浦光频率，Δν2＝ν-νp2+νB(z,ε)为增益型频率失谐量，νp2＝ν0+νm为增益型泵浦光频率，νB(z,ε)＝νB0+cεε为布里渊频移，νB0为无应变时的布里渊频移、约为11GHz，cε为布里渊频移与应变的关系系数，ε＝ε(t)为动态应变信息。
本发明的相移响应如图2所示，由于探测光与Simplex编码脉冲光的两个边带分别发生SBS作用，探测光同时经历了增益与损耗两个过程，因此本发明的受激布里渊散射相移为增益型受激布里渊散射相移与损耗型受激布里渊散射相移的叠加，可表示为
φSBS(Δν,z,ε)＝φSBS2(Δν2,z,ε)+φSBS1(Δν1,z,ε)＝2φSBS2(Δν2,z,ε) (3)
其中，Δν为本发明的频率失谐量。
本发明的测量原理，参见图2、图3、图4及式(3)：探测光与双边带结构的Simplex编码脉冲光发生受激布里渊散射作用，其作用原理如图2所示，探测光与频率为ν0+νm的反斯托克斯泵浦光发生SBS作用时被放大，探测光经历了增益过程，如图2中gSBS2、φSBS2所示；探测光与频率为ν0-νm的斯托克斯泵浦光发生SBS作用时被衰减，探测光经历了损耗过程，如图2中gSBS1、φSBS1所示；图(3-1)为损耗型受激布里渊散射相移与频率失谐量的关系曲线，图(3-2)为增益型受激布里渊散射相移与频率失谐量的关系曲线。在频率失谐量相同(即Δν1＝Δν2)的情况下，损耗型和增益型的受激布里渊散射相移是关于纵轴对称的，即φSBS1(Δν1,z,ε)＝-φSBS2(Δν2,z,ε)；但由于损耗型频率失谐量为Δν1＝νm-νB(z,ε)，增益型频率失谐量为Δν2＝-νm+νB(z,ε)，因此在改变微波信号源MSS频率νm时，Δν1＝-Δν2，此时损耗型和增益型的受激布里渊散射相移是相同的，即φSBS1(νm,z,ε)＝φSBS2(νm,z,ε)，如图(3-3)所示；此时，由于探测光经历了增益及损耗过程，受激布里渊相移为增益型和损耗型受激布里渊散射相移的叠加，即本发明的受激布里渊散射相移为增益型受激布里渊散射相移的2倍，如式(3)所示。
根据式(3)以及图(3-4)可知，本发明布里渊相移的应变灵敏度为
K＝ΔφSBS(Δε)/Δε＝2ΔφSBS2(Δε)/Δε (4)
其中，K为受激布里渊相移谱单值近线性区的斜率，Δε为应变区间，ΔφSBS(Δε)为在Δε区间内的受激布里渊相移差，ΔφSBS2(Δε)为在Δε区间内的增益型受激布里渊相移差。
携带受激布里渊散射信息的探测光与下移频的连续光在传感光纤中产生的作为本振光的瑞利散射光一同进入光电检测器PD进行自外差检测，不受光源频率漂移及在光纤传输过程中探测光与本振光相位差的影响，因此自外差后获得的信号为
其中，R为光电检测器PD的响应度，PR为进入PD的脉冲基底产生的瑞利散射光(即探测光)功率，PL为进入PD的本振光功率，φSBS为本发明的受激布里渊散射相移，gSBS＝gSBS1+gSBS2为本发明的受激布里渊散射增益，为受激布里渊散射损耗，为受激布里渊散射增益。
扰偏器PS置于传感光纤FUT前端，能够对进出传感光纤FUT的脉冲基底光、下移频连续光、泵浦光、本振光以及携带受激布里渊散射信息的探测光进行偏振态的扰乱，可有效抑制偏振噪声、减小偏振衰落的影响。
正交相位解调器IQ提取出光电检测器PD拍频后的电信号中的同相和正交分量，再通过数据采集卡DAQ进行采集，采集到的数据存储到计算机COM中，数据处理单元对正交相位解调器IQ获取的同相分量I(t)和正交分量Q(t)进行处理，获取的受激布里渊散射相移为
φSBS(Δν,z,ε)＝arctan(Q(t)/I(t)) (6)
计算机COM控制任意波形发生器AWG输出Simplex编码的电信号，再由编码序列驱动第二电光调制器EOM2对连续光进行脉冲调制产生Simplex编码脉冲光，其中Simplex码是由哈达玛矩阵转化得到的由“1”和“0”构成的单极性矩阵；解码可通过延时对齐后对Simplex码求逆矩阵来实现。
计算机COM中建立相移与动态应变关系的数据库，受激布里渊相移与动态应变的解析关系曲线如图4所示，在布里渊谱宽对应的应变范围(ΔνB×20με)内，即相移谱的单值近线性区内受激布里渊散射相移与应变是一一对应的；将受激布里渊相移与应变的关系曲线进行标定并存入数据库中，进行实际测量时的解析方法如下：
i、当环境温度与标定时温度相同时，获取的相移值对应的应变值即为当前动态应变值；
ii、当环境温度与标定时温度不同时，根据变化后的布里渊频移νB0对受激布里渊相移与应变的关系曲线做出相应的修改，并根据修改后的关系曲线即可获取动态应变值。
本发明采用双边带结构的泵浦光可有效地提高系统的灵敏度，如图4所示，利用线性Simplex编码可使系统信噪比提高倍，其中L为编码长度。
本发明利用受激布里渊相移实现动态应变的解析，不受光强变化因素的影响，因此测量精度高，且带宽仅受数据采集卡DAQ带宽的限制。
本发明包括但不限于将脉冲基底产生的背向瑞利散射光作为探测光与Simplex编码脉冲光作为泵浦光发生受激布里渊散射作用，还涵盖将传感光纤末端产生的菲涅尔反射光作为探测光与Golay、CCPONS等编码脉冲光作为泵浦光发生受激布里渊散射作用，这些方案均可实现非破坏性、单端结构的动态应变分布式测量，但不包括通过在光纤末端加反射镜等破坏性的方式获得光纤末端反射光的情况。
本发明不仅包括将自外差检测作为本发明的检测方式实现动态应变的测量，还涵盖利用自外差作为检测方式实现静态温度/应变测量、利用本地外差作为检测方式实现静态温度/应变和动态温度/应变的测量等情况。
Claims (7)
1.一种自外差单端矢量BOTDA动态应变测量方法，其特征是，所述方法利用窄线宽激光器(LD)通过保偏耦合器(PCO)输出三路连续光，一路经声光移频器(AOFS)产生下移频的连续光，一路直接输出作为脉冲基底光，一路经编码脉冲模块输出双边带结构的Simplex编码脉冲光，将三路光信号耦合后形成的的合成光信号从传感光纤(FUT)的一端入射，以脉冲基底光在传感光纤(FUT)中产生的背向瑞利散射光作为探测光、Simplex编码脉冲光作为泵浦光、下移频的连续光在传感光纤(FUT)中产生的背向瑞利散射光作为本振光，将探测光与泵浦光发生受激布里渊散射作用所形成的携带受激布里渊散射信息的探测光与本振光引入光电检测器(PD)中进行自外差检测，并提取出自外差检测所得电信号中的同相及正交分量，然后根据正交分量和同相分量的商与受激布里渊散射相移之间的反正切函数关系，求得受激布里渊散射相移值，最后根据受激布里渊散射相移与动态应变的对应关系曲线解调出相应的动态应变值。
2.根据权利要求1所述的一种自外差单端矢量BOTDA动态应变测量方法，其特征是，所述受激布里渊散射相移与动态应变的对应关系曲线通过标定获得，并存储在计算机中的数据库中。
3.根据权利要求1或2所述的一种自外差单端矢量BOTDA动态应变测量方法，其特征是，根据受激布里渊散射相移与动态应变的对应关系曲线解调出相应的动态应变值，具体步骤如下：
i、当环境温度与标定时温度相同时，获取的受激布里渊散射相移值所对应的应变值即为当前动态应变值；
ii、当环境温度与标定时温度不同时，先根据变化后的布里渊频移对受激布里渊散射相移与动态应变的对应关系曲线做出相应的修改，然后根据修改后的关系曲线获取动态应变值。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种自外差单端矢量BOTDA动态应变测量方法使用的测量装置，其特征是，构成中包括窄线宽激光器(LD)、保偏耦合器(PCO)、声光移频器(AOFS)、编码脉冲模块、耦合器(CO)、掺铒光纤放大器(EDFA)、光栅滤波器(GF)、光环行器(OC)、扰偏器(PS)、传感光纤(FUT)、振动源(VBS)、光滤波器(OF)、光电检测器(PD)、正交相位解调器(IQ)、数据采集卡(DAQ)和计算机(COM)，所述窄线宽激光器(LD)通过保偏耦合器(PCO)输出三路连续光，第一路连续光经声光移频器(AOFS)接耦合器(CO)的第一输入光口，第二路连续光接耦合器(CO)的第二输入光口，第三路连续光经编码脉冲模块接耦合器(CO)的第三输入光口，耦合器(CO)的输出光口依次经掺铒光纤放大器(EDFA)、光栅滤波器(GF)接光环行器(OC)的第一光口，光环行器(OC)的第二光口经扰偏器(PS)接传感光纤(FUT)与振动源(VBS)，光环行器(OC)的第三光口依次经光滤波器(OF)、光电检测器(PD)、正交相位解调器(IQ)和数据采集卡(DAQ)接计算机(COM)。
5.根据权利要求4所述的一种自外差单端矢量BOTDA动态应变测量方法使用的测量装置，其特征是，所述声光移频器(AOFS)对保偏耦合器(PCO)输出的第一路光信号进行移频调制时，输出频率为ν0-νIF的下移频连续光，其中ν0为窄线宽激光器的中心频率，νIF为声光移频器的驱动频率、频率范围为200MHz～1GHz。
6.根据权利要求4或5所述的一种自外差单端矢量BOTDA动态应变测量方法使用的测量装置，其特征是，所述编码脉冲模块由微波信号源(MSS)、第一电光调制器(EOM1)、偏振控制器(PC)、任意波形发生器(AWG)和第二电光调制器(EOM2)构成，微波信号源(MSS)驱动的第一电光调制器(EOM1)对保偏耦合器(PCO)输出的第三路光信号进行抑制载波的双边带调制，输出频率为ν0±νm的连续光分量，该信号经偏振控制器(PC)进行偏振态调节后，再由任意波形发生器(AWG)驱动的第二电光调制器(EOM2)进行脉冲调制，产生的频率为ν0±νm的双边带结构的Simplex编码脉冲光送入耦合器(CO)的第三输入光口，其中νm为微波信号源(MSS)频率、在传感光纤(FUT)布里渊频移11GHz附近可调。
7.根据权利要求6所述的一种自外差单端矢量BOTDA动态应变测量方法使用的测量装置，其特征是，所述任意波形发生器(AWG)由计算机(COM)控制输出Simplex编码的电信号，再由Simplex编码的电信号驱动第二电光调制器(EOM2)对连续光进行脉冲调制产生Simplex编码脉冲光，其中Simplex码是由哈达玛矩阵转化得到的由“1”和“0”构成的单极性矩阵生成的。
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