一種基于虛擬儀器的光纖電流感測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
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3.1.1 數(shù)據(jù)采集模塊
LabVIEW完整地集成了與GPIB、VXI、RS-232、RS-485和內(nèi)插式數(shù)據(jù)采集卡等硬件的通信內(nèi)置程序庫，提供了大量的連接機(jī)制，通過 DLLs、共享庫、OLE等途徑實(shí)現(xiàn)與外部程序代碼或軟件系統(tǒng)的連接。本系統(tǒng)直接調(diào)用LabVIEW的端口操作圖標(biāo)InPortvi和 OutPort.vi進(jìn)行編程。 這兩個函數(shù)存放在功能模塊的Advanced子模板的下一級模板Memor模板中，分別完成從設(shè)備的物理地址直接讀取和輸出數(shù)據(jù)的功能。只要清楚數(shù)據(jù)采集卡每個信道的物理地址，通過對InPort.vi和OutPort.vi的端口參數(shù)設(shè)置，可以很方便地實(shí)現(xiàn) LabVIEW驅(qū)動控制數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。這里我們采用PCI21200數(shù)據(jù)采集卡。該模塊采樣頻率可以在1Hz到250MHz之間調(diào)節(jié)，時基即水平方向每格代表的時間可以在每格4ns （4ns/Division） 到每格20000s （20000s / Division）之間變化。
3.1.2 波形顯示模塊
軟件提供了波形顯示方式是通過顯示通道選擇按鈕“A”和“B”，可以任意顯示某一通道或兩通道輸入信號一起顯示的波形。
3.1.3 參數(shù)測量模塊
參數(shù)測量模塊包括電流、電壓參數(shù)和頻率、周期等時間參數(shù)的測量并顯示其測量結(jié)果。
3.1.4 頻譜分析模塊
頻譜分析模塊采用快速FFT算法，完成頻域信號分析。頻譜分析功能：（1）提供了9種加窗的分析窗口;（2）完成了被測信號的幅值譜分析和功率譜分析。
3.1.5 數(shù)據(jù)存儲模塊
主面板“儲存”與“讀取”按鍵，能將有關(guān)數(shù)據(jù)儲存到軟盤或硬盤;或者從軟盤或硬盤上讀取的數(shù)據(jù)，自動顯示波形并保留在顯示窗口。
3.2 電流比差實(shí)驗(yàn)結(jié)果
在系統(tǒng)中，我們設(shè)計(jì)光纖部分電流測試的額定電流為500A，額定電壓為50kV，用該虛擬儀器系統(tǒng)對光纖感應(yīng)電流進(jìn)行測量。用變壓器模擬大電流，通過虛擬儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到的比差數(shù)據(jù)見表1：
表1 比差試驗(yàn)數(shù)據(jù)
從比差實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，測試精度較高，能夠滿足實(shí)際要求。
4. 結(jié)束語
本文工作創(chuàng)新之處在于：
1.功能擴(kuò)充。本光纖電流虛擬軟件測試系統(tǒng)比傳統(tǒng)的校驗(yàn)儀在功能上大大擴(kuò)充了，這不僅給使用帶來方便，而且從總體性能上也得到提高?？梢酝ㄟ^具有儲存示波器功能的波形顯示得到直觀、實(shí)時顯示測量信號的參數(shù)和波形，可對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、存儲等處理，這是傳統(tǒng)校驗(yàn)儀不能做到的。
2.可靠性高，運(yùn)行穩(wěn)定。大電流感測需要長期在室外運(yùn)行，環(huán)境惡劣，信號處理部分的電子電路易受電磁干擾，而且還要受到溫度的影響，所以運(yùn)行不穩(wěn)定。本光纖式電流感測系統(tǒng)具有絕緣結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、無鐵磁飽和、可行性高、靈敏度高、測量范圍大、頻帶寬。引入虛擬儀器技術(shù)后，光纖產(chǎn)生的電流信號處理部分由LabVIEW軟件程序完成，可靠性高，運(yùn)行穩(wěn)定。
3.靈活的開放性。根據(jù)用戶的要求，可以隨時修改 VI 程序，顯示不同點(diǎn)的測量值，修改前面板的樣式，調(diào)整程序的功能等。本VI程序可以作為一個子 VI被其他VI調(diào)用，與其他部分共同組成一個更復(fù)雜的VI程序，實(shí)現(xiàn)更加完善的測量功能。LabVIEW軟件還能與matlab、C語言接口，通過 matlab和C語言程序加強(qiáng)數(shù)值分析處理能力。
光纖式電流感測技術(shù)是現(xiàn)代電流測量研究的熱點(diǎn)，具有廣泛的發(fā)展前景。在信息化要求不斷提高的今天，將虛擬儀器應(yīng)用到電流感測中是感測技術(shù)發(fā)展的趨勢。
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