一種基于虛擬儀器的光纖電流感測系統(tǒng)的設(shè)計

　　2.2光纖電流感測光路系統(tǒng)

圖2 光纖電流感測光路系統(tǒng)

　　光纖電流感測光路如圖2所示，由激光接上光隔離器、光消偏振器、光循環(huán)器、光偏振器、四分之一波長板、法拉第旋轉(zhuǎn)器、感測頭、法拉第反射鏡組合而成。在激光輸出端，通常都會接上一個光隔離器，光隔離器是只允許光波單方向傳輸組件，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，而影響激光的正常操，甚至燒毀激光。激光輸出的光既不是純粹偏振光，也不是非偏振光，而是有殘余部分偏振狀態(tài)偏振光。由于這樣的偏振光偏振方向并不固定，因此直接通過光偏振器產(chǎn)生的線性偏振光能量也會隨著通過之偏振光與光偏振器之夾角而變化。為了要避免這種光能量因偏振光與光偏振器之角度變化產(chǎn)生光功率變化的情況，在系統(tǒng)中使用消光偏振器來消除激光的偏振狀態(tài)，從而產(chǎn)生一個無偏振狀態(tài)的光源，對于各個方向都含有相同的能量，在經(jīng)過光路后光偏振器而產(chǎn)生穩(wěn)定之偏振光，從而使系統(tǒng)響應(yīng)信號的強度噪聲降低。光循環(huán)器是利用法拉第原理，使得光在光纖路徑上不會相互的耦合，具有單向傳輸?shù)奶匦?，并且具有隔離器的功能。系統(tǒng)中的光偏振器的作用是產(chǎn)生線性偏振光，并且產(chǎn)生四十五度角分光，使兩道光在X方向與Y方向中行進(jìn)，并且在偏振保持光纖中X方向與Y方向具有相同光能量;而四分之一波長板是將線性偏振光轉(zhuǎn)換成左旋圓偏振光與右旋偏振化光。對電流的感應(yīng)是在光纖感測頭部分，此系統(tǒng)中的感測頭為將光纖以相同距離纏繞電流上，這是希望光纖上每一點都對磁場有相同的相位變化，而且每一點所產(chǎn)生的彎曲損耗也都相同。最后使用法拉第反射鏡，將光予以反射，法拉第反射鏡可以將光旋轉(zhuǎn)九十度，從而對于在不同路徑上行走的光，旋轉(zhuǎn)九十度而達(dá)到交換路徑，而達(dá)到補償溫度或是振動造成的光纖折射率之緩慢變化。

　　光經(jīng)過光隔離器，光解偏振器，光循環(huán)器，光偏振器，四分之一波長板，感測頭，法拉第反射鏡之后在反向經(jīng)過光纖電流感測頭，四分之一波長板，光偏振器，完成一個回路;在光偏振器的地方產(chǎn)生干涉，由光電轉(zhuǎn)換電路將干涉光轉(zhuǎn)成電信號之后，在進(jìn)行信號分析。

　　3. 光纖電流感測虛擬軟件系統(tǒng)

　　本光纖電流感測系統(tǒng)的虛擬軟件采用NI公司的LabVIEW開發(fā)平臺，用圖形化語言，根據(jù)需要編寫相關(guān)的驅(qū)動程序使其于計算機通信，然后將相關(guān)的圖形或圖標(biāo)進(jìn)行連接，選擇合理的方法及參數(shù)就可以構(gòu)成一種新的虛擬儀器。軟件系統(tǒng)具有良好的人機界面，操作簡單方便。LabVIEW是一種基于圖形編程語言（G語言）的開發(fā)環(huán)境。它與C、Pascal、Basic等傳統(tǒng)編程語言有著諸多相似之處如，相似的數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)流控制結(jié)構(gòu)、程序調(diào)試工具，以及層次化、模塊化的編程特點等。但二者最大的區(qū)別在于：傳統(tǒng)編程語言用文本語言編程;而LabVIEW使用圖形語言（即，各種圖標(biāo)、圖形符號、連線等）以框圖的形式編寫程序。用LabVIEW編程無需具備太多編程經(jīng)驗，因為LabVIEW使用的都是測試工程師們熟悉的術(shù)語和圖標(biāo)，如各種旋鈕、開關(guān)、波形圖等，界面非常直觀形象，因此LabVIEW對于沒有豐富編程經(jīng)驗的測試工程師們來說無疑是個極好的選擇。

　　3.1虛擬軟件系統(tǒng)功能

　　本虛擬軟件將有關(guān)測試功能集成在一個面板上，這里著重介紹LabVIEW的框圖程序設(shè)計?？驁D程序是虛擬儀器的核心部分，虛擬示波器儀器主要由它來完成數(shù)據(jù)的采集、處理和顯示。本系統(tǒng)框圖程序主要包括數(shù)據(jù)采集、波形顯示、參數(shù)測量、頻譜分析和波形存儲及回放等5大功能模塊，如圖3示。

　　圖3 光纖電流虛擬軟件測量系統(tǒng)