一種基于虛擬儀器的光纖電流感測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　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(kù)，提供了大量的連接機(jī)制，通過(guò) DLLs、共享庫(kù)、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(gè)函數(shù)存放在功能模塊的Advanced子模板的下一級(jí)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(gè)信道的物理地址，通過(guò)對(duì)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(dòng)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(shí)基即水平方向每格代表的時(shí)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(guò)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(hào)一起顯示的波形。

　　3.1.3 參數(shù)測(cè)量模塊

　　參數(shù)測(cè)量模塊包括電流、電壓參數(shù)和頻率、周期等時(shí)間參數(shù)的測(cè)量并顯示其測(cè)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(hào)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(cè)信號(hào)的幅值譜分析和功率譜分析。

　　3.1.5 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊

　　主面板“儲(chǔ)存”與“讀取”按鍵，能將有關(guān)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存到軟盤(pán)或硬盤(pán);或者從軟盤(pán)或硬盤(pán)上讀取的數(shù)據(jù)，自動(dòng)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?cè)O(shè)計(jì)光纖部分電流測(cè)試的額定電流為500A，額定電壓為50kV，用該虛擬儀器系統(tǒng)對(duì)光纖感應(yīng)電流進(jìn)行測(cè)量。用變壓器模擬大電流，通過(guò)虛擬儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到的比差數(shù)據(jù)見(jiàn)表1：

　　表1 比差試驗(yàn)數(shù)據(jù)

　　從比差實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，測(cè)試精度較高，能夠滿(mǎn)足實(shí)際要求。

　　4. 結(jié)束語(yǔ)

　　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(cè)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(lái)方便，而且從總體性能上也得到提高?？梢酝ㄟ^(guò)具有儲(chǔ)存示波器功能的波形顯示得到直觀、實(shí)時(shí)顯示測(cè)量信號(hào)的參數(shù)和波形，可對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、存儲(chǔ)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(cè)需要長(zhǎng)期在室外運(yùn)行，環(huán)境惡劣，信號(hào)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(cè)系統(tǒng)具有絕緣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、無(wú)鐵磁飽和、可行性高、靈敏度高、測(cè)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(hào)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(kāi)放性。根據(jù)用戶(hù)的要求，可以隨時(shí)修改 VI 程序，顯示不同點(diǎn)的測(cè)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(gè)子 VI被其他VI調(diào)用，與其他部分共同組成一個(gè)更復(fù)雜的VI程序，實(shí)現(xiàn)更加完善的測(cè)量功能。LabVIEW軟件還能與matlab、C語(yǔ)言接口，通過(guò) matlab和C語(yǔ)言程序加強(qiáng)數(shù)值分析處理能力。

　　光纖式電流感測(cè)技術(shù)是現(xiàn)代電流測(cè)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(cè)中是感測(cè)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。