CN112697257A - 无衰落多波长分布式声波传感系统和差分旋转矢量叠加法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无衰落多波长分布式声波传感系统和差分旋转矢量叠加法，属于光纤传感领域，所述系统包括：多波长光源模块用于产生复用的多波长探针光和多个独立本振光；脉冲调制模块用于多波长探针光的脉冲调制及移频，产生短脉冲激光；环形器用于接收短脉冲激光并输出多波长散射光；传感光缆用于散射短脉冲激光形成多波长散射光；接收模块用于解复用多波长散射光并使各个独立本振光与对应波长的散射光信号进行干涉、光电转化形成拍频信号；差分矢量叠加模块用于多波长拍频信号的矢量合并；信号处理模块用于相位解调得到沿着传感光缆分布的光相位信息。本申请能够实现全分布式无坏道的高精度分布式测量，降低干涉衰落和偏振衰落。

Description

无衰落多波长分布式声波传感系统和差分旋转矢量叠加法

技术领域

本发明属于光纤传感领域，更具体地，涉及一种无衰落多波长分布式声波传感系统和差分旋转矢量叠加法。

背景技术

分布式光纤声波传感器是基于相位光时域反射技术

的新型光纤传感技术，它可以无盲点地实时获取沿传感光纤分布所有振动与应变信息，因此，分布式声波传感器广泛应用于地质灾害预警、大型基础设施健康监测以及深层油气勘探等领域。然而，为了实现高精度的实时相位解调，现有的分布式声波传感系统普遍采用超窄线宽激光作为传感光源。超窄线宽激光具有超长的相干距离以及超低的随机相位噪声。但是超窄线宽激光在经过脉冲调制并注入光纤后，由于超窄线宽优异的相干性，会引起脉冲内的激光相互干涉。因此，当脉冲内的散射光之间的相位满足相干相消条件时，就会引起散射光强的干涉衰落，从而引入传感盲点同时，由于超窄线宽激光器的高偏振度，以及光纤中瑞利散射光偏振态的随机性，在外差相干接收系统中就会存在一定的偏振失配，引起相位接收的偏振衰落。相干衰落和偏振衰落都严重限制了分布式声波传感系统的传感性能。

目前，普遍采用的是干涉衰落抑制方法主要利用不同频率窄线宽激光的相位条件差异来实现的，通过频率或相位分集接收，发送不同初始频率或相位的窄线宽激光脉冲，然后串行接收不同频率或相位条件下的散射光强，从而减小随机干涉衰落点。然而这种方法会限制分布式声波测量系统的时间响应。另外还有采用线性啁啾脉冲、偏振分集接收和旋转矢量叠加的方法，消除由脉冲内散射光相干衰落和偏振衰落的问题。然而，这种通过对啁啾脉冲内不同频率的散射分量进行叠加的方法会牺牲系统的空间分辨率等特性。

因此，如何同时解决相干接收分布式声波传感系统中的干涉衰落和偏振衰落问题，实现高空间/时间分辨率的全分布式无坏道的高精度分布式测量，依然是一个亟待解决的科学问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种无衰落多波长分布式声波传感系统和差分旋转矢量叠加法，其目的在于实现全分布式无坏道的高精度分布式测量，由此解决相干接收分布式声波传感系统中的干涉衰落和偏振衰落问题的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种无衰落多波长分布式声波传感系统，包括：

多波长光源模块，用于产生复用的多波长探针光和多个独立本振光；

脉冲调制模块，与所述多波长光源模块连接，用于将所述复用的多波长探针光进行脉冲调制并移频，以输出短脉冲激光；

环形器，包括：

第一端，与所述脉冲调制模块连接，用于接收所述短脉冲激光；

第二端，用于输出所述短脉冲激光并接收多波长散射光；

第三端，用于输出所述多波长散射光；

传感光缆，与所述环形器的第二端连接，用于多波长探针光脉冲注入传感光纤后，会散射形成所述多波长散射光；

接收模块，与所述多波长光源模块和所述环形器的第三端连接，用于将接收到的复合所述多波长散射光解复用得到多个波长的散射光信号，并使各个所述独立本振光与对应波长的所述散射光信号进行干涉、光电转化得到拍频序列，利用差分矢量叠加法处理所述拍频序列形成拍频信号；

信号处理模块，与所述接收模块连接，用于将所述拍频信号进行相位解调，得到沿着所述传感光缆分布的光相位信息。

在其中一个实施例中，所述接收模块包括：

多波长相干单元，与所述多波长光源模块和所述环形器的第三端连接，用于解复用所述多波长散射光得到多波长的所述散射光信号，并使各个所述独立本振光与对应波长的所述散射光信号干涉形成光拍频信号，且将所述光拍频信号转化为电信号的多个拍频序列；

差分矢量叠加单元，与所述多波长相干单元连接，将多个不同波长的所述拍频序列进行差分矢量叠加，得到无相干衰落的所述拍频信号。

在其中一个实施例中，所述多波长光源模块包括：

N个超窄线宽激光器，各个所述超窄线宽激光器的波长不同且波长间隔大于0.1nm；

N个第一光耦合器，与N个超窄线宽激光器一一对应连接，各个所述第一光耦合器用于将对应波长的超窄线宽激光分为探针光和本振光；

第一密集波分复用器，与N个所述第一光耦合器连接，所述密集波分复用器的通带范围与各个所述超窄线宽激光器的波长相对应，用于将多个不同波长的探针光复用到一根光纤中。

在其中一个实施例中，所述多波长相干单元包括：

第二密集波分解复用器，与所述环形器的第三端连接，所述第二密集波分解复用器的通带范围与所述多波长散射光的各个波长相对应，并将所述多波长散射光解复用为对应的多个单波长散射光信号；

多个第二耦合器，与所述第二密集波分解复用器连接，所述多个第二耦合器的数量与所述多波长散射光中波长个数相对应，用于将不同波长的散射光与对应波长的本振光进行混频，干涉得到所述光拍频信号；

平衡光电探测器，与所述多个耦合器连接，用于接收各个所述第二光耦合器输出的光拍频信号，并将所述光拍频信号转变为所述多个拍频序列。

在其中一个实施例中，所述多波长光源模块包括：

N个超窄线宽激光器，各个所述超窄线宽激光器的波长不同且波长间隔大于0.1nm；

N个第一光耦合器，与所述N个超窄线宽激光器一一对应连接，各个所述第一光耦合器用于将对应波长的超窄线宽激光分为探针光和本振光；

N×1光合束器，与所述N个第一光耦合器连接，用于将N个不同波长的探针激光耦合到一根光纤中。

在其中一个实施例中，所述多波长相干单元包括：

1×N光分束器，与所述环形器的第三端连接，用于将所述多波长散射光平均分为N束多波长散射光；

N个第二耦合器，与所述1×N光分束器连接，所述N个第二耦合器的数量与所述多波长散射光中波长个数相对应，用于将不同波长的散射光与对应波长的本振光进行混频，干涉得到所述光拍频信号；

平衡光电探测器，与所述多个耦合器连接，用于接收各个所述第二光耦合器输出的光拍频信号，并将所述光拍频信号转变为所述多个拍频序列。

在其中一个实施例中，所述信号处理模块包括：

高速信号采集卡，与所述接收模块连接，且采集通道数与波长数目相对应，用于将模拟的所述拍频信号转化为数字拍频信号；

差分矢量叠加单元，与所述高速信号采集卡连接，用于将采集的不同波长的多个所述数字拍频信号进行矢量化，且将相同位置上不同波长的矢量化信号进行相位差分得到相位变化率相同的差分矢量信号，并将不同波长的差分矢量信号进行叠加得到叠加矢量信号，以获取所述光相位信息。

按照本发明的另一方面，提供了一种差分旋转矢量叠加法，应用于所述的分布式声波传感系统，包括：

S1：将拍频序列{x_mn(k)}与对应频率的正弦信号与余弦信号相乘，得到与所述拍频序列{x_mn(k)}的同相信号{I_mn(k)}和正交信号{Q_mn(k)}；

S2：以所述同相信号{I_mn(k)}为实部、所述正交信号{Q_mn(k)}为虚部，得到复数化的矢量信号

其中，

的模量等于{x_mn(k)}的幅度信息，

的角度等于{x_mn(k)}的相位信息；

S3：判断矢量子序列k是否大于等于K；若是，进入步骤S4；若否，将矢量

进行旋转以使旋转后的相位角等于矢量

的相位角，并得到空间相位差分旋转后的矢量

S4：判断矢量序列m是否大于等于M；若是，进入步骤S5：若否，将矢量序列

进行旋转，以使旋转后的相位角为矢量序列

对应的矢量相位角，并将时间相位差分旋转后得到的矢量序列记为

S5：将得到的两个波长对应的相位差分旋转后的矢量

和

进行直接的矢量叠加，即

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、本申请提供一种无衰落的多波长分布式声波传感系统，其中，多波长光源模块，用于产生复用的多波长探针光和多个独立本振光；脉冲调制模块，用于将所述复用的多波长探针光进行脉冲调制并移频，以输出短脉冲激光；环形器，接收所述短脉冲激光并输出所述多波长散射光；接收模块，用于将接收到的所述多波长散射光解复用，并使各个所述独立本振光与对应波长的所述散射光信号进行干涉、光电转化得到拍频序列，利用差分矢量叠加法处理所述拍频序列形成拍频信号；信号处理模块，用于将所述拍频信号进行相位解调，得到沿着所述传感光缆分布的光相位信息。本申请基于多波长探针激光探测技术，利用不同波长激光不同的相位条件，得到具有不同干涉衰落位置的干涉拍频信号，从而实现干涉衰落抑制；

2、采用多个具有不同偏振态的独立激光器进行并行探测，从而得到具有不同偏振衰落位置的干涉拍频信号，从而实现偏振衰落的抑制；

3、采用波分复用与解复用技术进行多波长拍频信号并行接收，从而在不牺牲时间和空间分辨率的情况下，实现干涉和偏振衰落抑制；

4、采用差分矢量叠加方法对复杂拍频信号进行叠加，从而解决不同波长的相干拍频信号之间由相位失配引起的叠加相消问题，充分利用不同波长激光的干涉信号。

附图说明

图1是本发明一实施例中提供的分布式声波传感系统的结构示意图；

图2是本发明又一实施例中提供的分布式声波传感系统的结构示意图；

图3是本发明再一实施例中提供的分布式声波传感系统的结构示意图；

图4是本发明一实施例中差分矢量叠加算法的流程图；

图5是本发明一实施例中两个单独波长几条的相位计算结果以及双波长叠加后的相位解调结果。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是本发明一实施例中提供的分布式声波传感系统的结构示意图；为了更简洁地解释本发明，在本实施例中，激光光源的波长个数设置为两个。如图1所示，分布式声波传感系统包括一种无衰落多波长分布式声波传感系统，包括：多波长光源模块1，用于产生复用的多波长探针光和多个独立本振光；

脉冲调制模块2，与多波长光源模块1连接，用于将复用的多波长探针光进行脉冲调制并移频，以输出短脉冲激光；环形器3，包括：第一端，与脉冲调制模块连接，用于接收短脉冲激光；第二端，用于输出短脉冲激光并接收多波长散射光；第三端，用于输出多波长散射光；传感光缆4，与环形器3的第二端连接，用于用于多波长探针光脉冲注入传感光纤后，会散射形成多波长散射光；接收模块，与多波长光源模块和环形器的第三端连接，用于将接收到的复合多波长散射光解复用得到多波长的散射光信号，并使各个独立本振光与对应波长的散射光信号进行干涉、光电转化得到拍频序列，利用差分矢量叠加法处理拍频序列形成拍频信号；信号处理模块7，与接收模块连接，用于将拍频信号进行相位解调，得到沿着传感光缆分布的光相位信息。

其中，多波长光源模块1，多波长光源模块1用于产生一束包含两个复用波长的连续探针光，以及两束波长不同的连续本振光。

具体的，如图2和图3所示，多波长光源模块1包括两个波长不同的窄线宽激光器11、12，两个99:1的光耦合器13、14以及一个密集波分复用器15。超窄线宽激光器11、12产生的两束激光分别经过光耦合器13、14进行分束，分别产生两束强度较高的探针光和两束强度较低的本振光。两束探针光在经过密集波分复用器15后，合束为一束具有双波长的连续探针光，并与脉冲调制模块2的输入端相连。而两束本振光则与双波长相干接受模块5的两个输入端相连，作为相干接受的参考光。脉冲调制模块2包括声光调制器21和掺铒光纤放大器(EDFA)22，用以将探针光调制为超窄光脉冲，并进行光放大。双波长探针光输入到声光调制器21后，被声光调制器调制为窄脉冲序列，并产生一定的移频。经过脉冲调制后的探针光，再输入到掺铒光纤放大器22中进行脉冲放大。脉冲调制模块2的输出端与环形器3的a端口连接，环形器3的b端口与传感光缆4连接。因此，由脉冲发生模块2产生的短脉冲激光序列经过环形器3注入到传感光缆4后，经过传感光缆4的背向散射回来，然后通过环形器3的c端口返回多波长相干接收模块5的双波长输出端。多波长相干接收模块5包括密集波分解复用器51，两个2×2的光耦合器52、53，以及两个平衡光电探测54、55，用以将散射回来的双波长散射光进行解复用，并干涉接收产生两个对应的干涉拍频信号。从传感光缆4散射回来的散射光，首先输入到密集波分解复用器51中，分为两束波长不同的散射光，然后利用2×2的光耦合器52、53将这两束散射光与对应波长的本振光进行干涉混频，得到两个波长激光对应的散射拍频信号，这两个散射光拍频信号最后再由两个平衡光电探测54、55所接收并转换为电拍频信号，然后由信号处理模块7中的数据采集卡所采集。信号处理模块7利用差分矢量叠加的方法，将两个波长对应的相干拍频矢量进行叠加，得到的双波长合矢量通过接收到拍频子序列的时间，确定不同时刻散射光信号在传感光缆4中对应的位置，然后利用全数字化鉴相技术得到合矢量在不同位置处的相位变化，最终得到沿传感光缆4分布的无盲点相位信息。

在其中一个实施例中，接收模块包括：多波长相干单元6，与多波长光源模块和环形器的第三端连接，用于解复用多波长散射光得到多波长的散射光信号，并使各个独立本振光与对应波长的散射光信号干涉形成光拍频信号，且将光拍频信号转化为电信号的多个拍频序列；差分矢量叠加单元7，与多波长相干单元连接，将多个不同波长的拍频序列进行差分矢量叠加，得到无相干衰落的拍频信号。

在其中一个实施例中，脉冲调制模块2输出的短脉冲激光序列，两个相邻短脉冲间隔

其中，n为光纤折射率，c为光速，L为传感光缆4的总长度。由于两个相邻短脉冲激光的时间间隔大于短脉冲激光在微结构传感光缆中的最大来回传输时间，因此每个反射光信号序列之间不会重叠。因此根据反射光脉冲传输时间的不同，可以精准确定每个散射光信号发生散射的位置。

在其中一个实施例中，窄线宽激光器11和12发出的激光波长分别为1550.12nm和1550.88nm，密集波分复用器15和密集波分解复用器51对应的信道分别为ITU-T的C34与C33信道，光脉冲发生模块2产生的短脉冲持续时间为50纳秒，脉冲间隔为1微秒，并会给激光脉冲附加200MHz的频移。相干接受模块5中的平衡放大器54、55的带宽为800MHz。信号处理模块7采样率为1G/s，分辨率为8bit。

在其中一个实施例中，光脉冲调制器2在调制短脉冲激光序列的同时，会给信号处理模块7发送触发信号，实现拍频序列的采集与脉冲激光序列同步。每个双波长短脉冲光注入到传感光缆4后，产生一系列的双波长散射光信号，在经过多波长相干单元5的解复用和干涉接收后，信号处理模块7接收到的拍频序列可以按时间顺序表示为：{x_mn}；m＝1,2,3…,M；n＝1,2。其中m代表脉冲调制模块中发射的脉冲个数，n代表第n个波长的散射光信号序列。得到的每个拍频序列x_mn按光脉冲调制模块2发射的脉冲宽度所对应的距离进行一系列的分组，每个脉冲宽度内拍频数据对应传感光缆4中的一个传感点，得到的对应传感点拍频序列集合可以表示为：{x_mn(k)}；m＝1,2,3…,M；k＝1,2,3…,K；n＝1,2，其中

为传感光缆中的总数目，τ为调制的脉冲宽度。拍频序列集{x_m1(k)}和{x_m2(k)}分别对应波长1550.12nm和1550.88nm的两个激光器产生的散射光拍频信号。由于干涉衰落和偏振衰落的影响，{x_m1(k)}和{x_m2(k)}中都存在一定的衰落点，但由于两个探针光的波长和偏振态不同，所以发生衰落的位置也会不相同，因此，将{x_m1(k)}和{x_m2(k)}中的信息互相进行补偿，可以抑制衰落的影响。但是拍频序列{x_m1(k)}和{x_m2(k)}是一个具有幅度和相位信息的复信号，并且两个激光器发射激光的初始相位和初始偏振态都是随机的，如果x_m1(k)和x_m2(k)之间的初始相位差了180°，对x_m1(k)和x_m2(k)直接进行叠加则会引起叠加相消，从而引入更严重的衰落。但是由于双波长激光脉冲是同时经过相同的光纤，因此，同一位置发生的事件对两个波长的探针光的相位影响是一致的，即x_m1(k)和x_m2(k)在同一段光纤内对应的相位变化率是一致的。

本发明提供差分矢量叠加法，如图4所示，先将{x_m1(k)}和{x_m2(k)}中的拍频子序列进行矢量化，提取{x_m1(k)}和{x_m2(k)}的强度信息和相位信息，然后再空间上进行差分，得到每一段光纤内的相位变化信息，再在时间上进行差分，得到每一段光纤内的相位变化率，最后再将差分后的每段相位变化率进行叠加，得到叠加后的矢量信号，具体的步骤如下所示：

S1：将拍频序列{x_mn(k)}与对应频率的正弦信号与余弦信号相乘，得到与拍频序列{x_mn(k)}的同相信号{I_mn(k)}和正交信号{Q_mn(k)}；

S2：以同相信号{I_mn(k)}为实部、正交信号{Q_mn(k)}为虚部，得到复数化的矢量信号

其中，

的模量等于{x_mn(k)}的幅度信息，

的角度等于{x_mn(k)}的相位信息；

S3：判断矢量子序列k是否大于等于K；若是，进入步骤S4；若否，将矢量

进行旋转以使旋转后的相位角等于矢量

的相位角，并得到空间相位差分旋转后的矢量

S4：判断矢量序列m是否大于等于M；若是，进入步骤S5：若否，将矢量序列

进行旋转，以使旋转后的相位角为矢量序列

对应的矢量相位角，并将时间相位差分旋转后得到的矢量序列记为

S5：将得到的两个波长对应的相位差分旋转后的矢量

和

进行直接的矢量叠加，即

本申请提供的分布式声波传感系统，当采用5km长度的单模光纤时，实现了5m空间分辨率的分布式声波传感能力，并且取得了较好的衰落抑制效果。图5是本发明实施例中测量的两个单独波长取得的相位计算结果，以及双波长叠加后的相位计算结果，可以看出基于双波长相位差分矢量叠加的系统发生衰落的概率明显下降，衰落发生的概率从10.7％降低到了0.6％。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无衰落多波长分布式声波传感系统，其特征在于，包括：

多波长光源模块，用于产生复用的多波长探针光和多个独立本振光；

脉冲调制模块，与所述多波长光源模块连接，用于将所述复用的多波长探针光进行脉冲调制并移频，以输出短脉冲激光；

环形器，包括：

第一端，与所述脉冲调制模块连接，用于接收所述短脉冲激光；

第二端，用于输出所述短脉冲激光并接收多波长散射光；

第三端，用于输出所述多波长散射光；

传感光缆，与所述环形器的第二端连接，用于多波长探针光脉冲注入传感光纤后，会散射形成所述多波长散射光；

接收模块，与所述多波长光源模块和所述环形器的第三端连接，用于将接收到的复合所述多波长散射光解复用得到多个波长的散射光信号，并使各个所述独立本振光与对应波长的所述散射光信号进行干涉、光电转化得到拍频序列，利用差分矢量叠加法处理所述拍频序列形成拍频信号；

信号处理模块，与所述接收模块连接，用于将所述拍频信号进行相位解调，得到沿着所述传感光缆分布的光相位信息。

2.如权利要求1所述的无衰落多波长分布式声波传感系统，其特征在于，所述接收模块包括：

多波长相干单元，与所述多波长光源模块和所述环形器的第三端连接，用于解复用所述多波长散射光得到多波长的所述散射光信号，并使各个所述独立本振光与对应波长的所述散射光信号干涉形成光拍频信号，且将所述光拍频信号转化为电信号的多个拍频序列；

差分矢量叠加单元，与所述多波长相干单元连接，将多个不同波长的所述拍频序列进行差分矢量叠加，得到无相干衰落的所述拍频信号。

3.如权利要求2所述的无衰落多波长分布式声波传感系统，其特征在于，所述多波长光源模块包括：

N个超窄线宽激光器，各个所述超窄线宽激光器的波长不同且波长间隔大于0.1nm；

N个第一光耦合器，与N个超窄线宽激光器一一对应连接，各个所述第一光耦合器用于将对应波长的超窄线宽激光分为探针光和本振光；

第一密集波分复用器，与N个所述第一光耦合器连接，所述密集波分复用器的通带范围与各个所述超窄线宽激光器的波长相对应，用于将多个不同波长的探针光复用到一根光纤中。

4.如权利要求3所述的无衰落多波长分布式声波传感系统，其特征在于，所述多波长相干单元包括：

第二密集波分解复用器，与所述环形器的第三端连接，所述第二密集波分解复用器的通带范围与所述多波长散射光的各个波长相对应，并将所述多波长散射光解复用为对应的多个单波长散射光信号；

多个第二耦合器，与所述第二密集波分解复用器连接，所述多个第二耦合器的数量与所述多波长散射光中波长个数相对应，用于将不同波长的散射光与对应波长的本振光进行混频，干涉得到所述光拍频信号；

平衡光电探测器，与所述多个耦合器连接，用于接收各个所述第二光耦合器输出的光拍频信号，并将所述光拍频信号转变为所述多个拍频序列。

5.如权利要求2所述的无衰落多波长分布式声波传感系统，其特征在于，所述多波长光源模块包括：

N个超窄线宽激光器，各个所述超窄线宽激光器的波长不同且波长间隔大于0.1nm；

N个第一光耦合器，与所述N个超窄线宽激光器一一对应连接，各个所述第一光耦合器用于将对应波长的超窄线宽激光分为探针光和本振光；

N×1光合束器，与所述N个第一光耦合器连接，用于将N个不同波长的探针激光耦合到一根光纤中。

6.如权利要求5所述的无衰落多波长分布式声波传感系统，其特征在于，所述多波长相干单元包括：

1×N光分束器，与所述环形器的第三端连接，用于将所述多波长散射光平均分为N束多波长散射光；

N个第二耦合器，与所述1×N光分束器连接，所述N个第二耦合器的数量与所述多波长散射光中波长个数相对应，用于将不同波长的散射光与对应波长的本振光进行混频，干涉得到所述光拍频信号；

平衡光电探测器，与所述多个耦合器连接，用于接收各个所述第二光耦合器输出的光拍频信号，并将所述光拍频信号转变为所述多个拍频序列。

7.如权利要求1-6任一项所述的无衰落多波长分布式声波传感系统，其特征在于，所述信号处理模块包括：

高速信号采集卡，与所述接收模块连接，且采集通道数与波长数目相对应，用于将模拟的所述拍频信号转化为数字拍频信号；

差分矢量叠加单元，与所述高速信号采集卡连接，用于将采集的不同波长的多个所述数字拍频信号进行矢量化，且将相同位置上不同波长的矢量化信号进行相位差分得到相位变化率相同的差分矢量信号，并将不同波长的差分矢量信号进行叠加得到叠加矢量信号，以获取所述光相位信息。

8.一种差分旋转矢量叠加法，其特征在于，应用于权利要求1-7任一项所述的分布式声波传感系统，包括：

S1：将拍频序列{x_mn(k)}与对应频率的正弦信号与余弦信号相乘，得到与所述拍频序列{x_mn(k)}的同相信号{I_mn(k)}和正交信号{Q_mn(k)}；

S2：以所述同相信号{I_mn(k)}为实部、所述正交信号{Q_mn(k)}为虚部，得到复数化的矢量信号

其中，

的模量等于{x_mn(k)}的幅度信息，

的角度等于{x_mn(k)}的相位信息；

S3：判断矢量子序列k是否大于等于K；若是，进入步骤S4；若否，将矢量

进行旋转以使旋转后的相位角等于矢量

的相位角，并得到空间相位差分旋转后的矢量

S4：判断矢量序列m是否大于等于M；若是，进入步骤S5：若否，将矢量序列

进行旋转，以使旋转后的相位角为矢量序列

对应的矢量相位角，并将时间相位差分旋转后得到的矢量序列记为

S5：将得到的两个波长对应的相位差分旋转后的矢量

和

进行直接的矢量叠加，即

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