一种基于虚拟仪器的光纤电流感测系统的设计

作者：时间：2010-11-08 来源：网络收藏

光纤电流感测光路如图2所示，由激光接上光隔离器、光消偏振器、光循环器、光偏振器、四分之一波长板、法拉第旋转器、感测头、法拉第反射镜组合而成。在激光输出端，通常都会接上一个光隔离器，光隔离器是只允许光波单方向传输组件，常使用在光源后面，其功能是避免反射的光波回到激光的共振腔，而影响激光的正常操，甚至烧毁激光。激光输出的光既不是纯粹偏振光，也不是非偏振光，而是有残余部分偏振状态偏振光。由于这样的偏振光偏振方向并不固定，因此直接通过光偏振器产生的线性偏振光能量也会随着通过之偏振光与光偏振器之夹角而变化。为了要避免这种光能量因偏振光与光偏振器之角度变化产生光功率变化的情况，在系统中使用消光偏振器来消除激光的偏振状态，从而产生一个无偏振状态的光源，对于各个方向都含有相同的能量，在经过光路后光偏振器而产生稳定之偏振光，从而使系统响应信号的强度噪声降低。光循环器是利用法拉第原理，使得光在光纤路径上不会相互的耦合，具有单向传输的特性，并且具有隔离器的功能。系统中的光偏振器的作用是产生线性偏振光，并且产生四十五度角分光，使两道光在X方向与Y方向中行进，并且在偏振保持光纤中X方向与Y方向具有相同光能量;而四分之一波长板是将线性偏振光转换成左旋圆偏振光与右旋偏振化光。对电流的感应是在光纤感测头部分，此系统中的感测头为将光纤以相同距离缠绕电流上，这是希望光纤上每一点都对磁场有相同的相位变化，而且每一点所产生的弯曲损耗也都相同。最后使用法拉第反射镜，将光予以反射，法拉第反射镜可以将光旋转九十度，从而对于在不同路径上行走的光，旋转九十度而达到交换路径，而达到补偿温度或是振动造成的光纤折射率之缓慢变化。

　　光经过光隔离器，光解偏振器，光循环器，光偏振器，四分之一波长板，感测头，法拉第反射镜之后在反向经过光纤电流感测头，四分之一波长板，光偏振器，完成一个回路;在光偏振器的地方产生干涉，由光电转换电路将干涉光转成电信号之后，在进行信号分析。

3. 光纤电流感测虚拟软件系统

　　本光纤电流感测系统的虚拟软件采用NI公司的LabVIEW开发平台，用图形化语言，根据需要编写相关的驱动程序使其于计算机通信，然后将相关的图形或图标进行连接，选择合理的方法及参数就可以构成一种新的虚拟仪器。软件系统具有良好的人机界面，操作简单方便。LabVIEW是一种基于图形编程语言（G语言）的开发环境。它与C、Pascal、Basic等传统编程语言有着诸多相似之处如，相似的数据类型、数据流控制结构、程序调试工具，以及层次化、模块化的编程特点等。但二者最大的区别在于：传统编程语言用文本语言编程;而LabVIEW使用图形语言（即，各种图标、图形符号、连线等）以框图的形式编写程序。用LabVIEW编程无需具备太多编程经验，因为LabVIEW使用的都是测试工程师们熟悉的术语和图标，如各种旋钮、开关、波形图等，界面非常直观形象，因此LabVIEW对于没有丰富编程经验的测试工程师们来说无疑是个极好的选择。

　　3.1虚拟软件系统功能

　　本虚拟软件将有关测试功能集成在一个面板上，这里着重介绍LabVIEW的框图程序设计。框图程序是虚拟仪器的核心部分，虚拟示波器仪器主要由它来完成数据的采集、处理和显示。本系统框图程序主要包括数据采集、波形显示、参数测量、频谱分析和波形存储及回放等5大功能模块，如图3示。