基于虚拟仪器的光纤电流感测系统

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。

　　图3 光纤电流虚拟软件测量系统

　　3.1.1 数据采集模块

　　LabVIEW完整地集成了与GPIB、VXI、RS-232、RS-485和内插式数据采集卡等硬件的通信内置程序库，提供了大量的连接机制，通过 DLLs、共享库、OLE等途径实现与外部程序代码或软件系统的连接。本系统直接调用LabVIEW的端口操作图标InPortvi和 OutPort.vi进行编程。 这两个函数存放在功能模块的Advanced子模板的下一级模板Memor模板中，分别完成从设备的物理地址直接读取和输出数据的功能。只要清楚数据采集卡每个信道的物理地址，通过对InPort.vi和OutPort.vi的端口参数设置，可以很方便地实现 LabVIEW驱动控制数据采集卡进行数据采集。这里我们采用PCI21200数据采集卡。该模块采样频率可以在1Hz到250MHz之间调节，时基即水平方向每格代表的时间可以在每格4ns （4ns/Division） 到每格20000s （20000s / Division）之间变化。

　　3.1.2 波形显示模块

　　软件提供了波形显示方式是通过显示通道选择按钮“A”和“B”，可以任意显示某一通道或两通道输入信号一起显示的波形。

　　3.1.3 参数测量模块

　　参数测量模块包括电流、电压参数和频率、周期等时间参数的测量并显示其测量结果。

　　3.1.4 频谱分析模块

　　频谱分析模块采用快速FFT算法，完成频域信号分析。频谱分析功能：（1）提供了9种加窗的分析窗口;（2）完成了被测信号的幅值谱分析和功率谱分析。

　　3.1.5 数据存储模块

　　主面板“储存”与“读取”按键，能将有关数据储存到软盘或硬盘;或者从软盘或硬盘上读取的数据，自动显示波形并保留在显示窗口。

　　3.2 电流比差实验结果

　　在系统中，我们设计光纤部分电流测试的额定电流为500A，额定电压为50kV，用该虚拟仪器系统对光纤感应电流进行测量。用变压器模拟大电流，通过虚拟仪器进行数据处理，得到的比差数据见表1：

　　表1 比差试验数据

　　从比差实验结果来看，测试精度较高，能够满足实际要求。

　　4. 结束语

　　本文工作创新之处在于：

1.功能扩充。本光纤电流虚拟软件测试系统比传统的校验仪在功能上大大扩