一種基于虛擬儀器的光纖電流感測系統的設計

　　2.2光纖電流感測光路系統

圖2 光纖電流感測光路系統

　　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、光循環器、光偏振器、四分之一波長板、法拉第旋轉器、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生光功率變化的情況，在系統中使用消光偏振器來消除激光的偏振狀態，從而產生一個無偏振狀態的光源，對于各個方向都含有相同的能量，在經過光路后光偏振器而產生穩定之偏振光，從而使系統響應信號的強度噪聲降低。光循環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，具有單向傳輸的特性，并且具有隔離器的功能。系統中的光偏振器的作用是產生線性偏振光，并且產生四十五度角分光，使兩道光在X方向與Y方向中行進，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換成左旋圓偏振光與右旋偏振化光。對電流的感應是在光纖感測頭部分，此系統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九十度，從而對于在不同路徑上行走的光，旋轉九十度而達到交換路徑，而達到補償溫度或是振動造成的光纖折射率之緩慢變化。

　　光經過光隔離器，光解偏振器，光循環器，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生干涉，由光電轉換電路將干涉光轉成電信號之后，在進行信號分析。

　　3. 光纖電流感測虛擬軟件系統

　　本光纖電流感測系統的虛擬軟件采用NI公司的LabVIEW開發平臺，用圖形化語言，根據需要編寫相關的驅動程序使其于計算機通信，然后將相關的圖形或圖標進行連接，選擇合理的方法及參數就可以構成一種新的虛擬儀器。軟件系統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）的開發環境。它與C、Pascal、Basic等傳統編程語言有著諸多相似之處如，相似的數據類型、數據流控制結構、程序調試工具，以及層次化、模塊化的編程特點等。但二者最大的區別在于：傳統編程語言用文本語言編程;而LabVIEW使用圖形語言（即，各種圖標、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驗，因為LabVIEW使用的都是測試工程師們熟悉的術語和圖標，如各種旋鈕、開關、波形圖等，界面非常直觀形象，因此LabVIEW對于沒有豐富編程經驗的測試工程師們來說無疑是個極好的選擇。

　　3.1虛擬軟件系統功能

　　本虛擬軟件將有關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據的采集、處理和顯示。本系統框圖程序主要包括數據采集、波形顯示、參數測量、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