陳欣欣 玄 宇（哈爾濱學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150000）

基于LabVIEW的光纖光柵傳感監(jiān)測(cè)軟件

陳欣欣 玄 宇
（哈爾濱學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150000）

基于LabVIEW的光纖光柵傳感監(jiān)測(cè)軟件，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、顯示和報(bào)警等功能。該軟件界面清晰易懂、使用方便、功能擴(kuò)展性強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定，可以在安全監(jiān)測(cè)方面發(fā)揮重要的作用，同時(shí)推進(jìn)了光纖光柵傳感器在生活中的應(yīng)用。

光纖光柵傳感器；虛擬儀器；數(shù)據(jù)庫(kù)

隨著技術(shù)的發(fā)展，光纖光柵傳感器廣泛地應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，如電力電網(wǎng)、橋梁隧道、石油化工、航空航天，實(shí)現(xiàn)了高精度、遠(yuǎn)距離、分布式和長(zhǎng)期性監(jiān)測(cè)的技術(shù)要求。本文針對(duì)光纖光柵傳感系統(tǒng)，提出了一種基于虛擬儀器技術(shù)的監(jiān)測(cè)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法。為實(shí)際工程的管理提供了更加可靠的技術(shù)保障，具有廣闊的應(yīng)用前景。

1 光纖光柵傳感技術(shù)

光纖光柵是利用紫外光改變光纖材料性質(zhì)，在光纖上制作成的一種光學(xué)無源器件，光纖光柵傳感技術(shù)是利用測(cè)量環(huán)境對(duì)光纖的影響，將所探測(cè)的物理量轉(zhuǎn)化成光束波長(zhǎng)的一種新一代光學(xué)傳感技術(shù)。

光纖光柵的傳感過程可以依據(jù)耦合模理論分析。當(dāng)光入射到光纖光柵后，對(duì)于滿足布拉格條件的入射光會(huì)發(fā)生反射，該反射光譜在布拉格波長(zhǎng)位置處出現(xiàn)峰值，其波長(zhǎng)公式為λB=2neffΛ。當(dāng)外界因素發(fā)生變化時(shí)，會(huì)引起光纖光柵發(fā)生微小形變，使Λ或neff發(fā)生變化，致使光纖光柵的中心波長(zhǎng)值發(fā)生改變，產(chǎn)生傳感效應(yīng)，然后由該波長(zhǎng)值即可以計(jì)算出待測(cè)物理場(chǎng)的變化。

2 虛擬儀器

虛擬儀器采用特定軟件在計(jì)算機(jī)屏幕上構(gòu)成儀器面板，同時(shí)配置相應(yīng)硬件，使計(jì)算機(jī)可以完成多種儀器功能。虛擬儀器的實(shí)質(zhì)就是充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)展傳統(tǒng)儀器的功能。

LabVIEW是由美國(guó)NI公司開發(fā)和推出的，是虛擬儀器軟件開發(fā)工具之一，可以應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)室、研究所和工業(yè)界。該軟件采用的編程方式基于圖形化，提供了大量的工具和庫(kù)函數(shù)，滿足了數(shù)據(jù)的采集、分析、顯示以及存儲(chǔ)；軟件中采用向?qū)焦ぞ?，通過提示進(jìn)行一步步操作，完成與儀器的連接和參數(shù)的設(shè)置。

3 監(jiān)測(cè)軟件組成

3.1 數(shù)據(jù)采集

實(shí)驗(yàn)采用的解調(diào)儀器是通過TCP網(wǎng)絡(luò)接口與LabVIEW軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的。因?yàn)門CP網(wǎng)絡(luò)接口是采用字符串格式發(fā)送數(shù)據(jù)的，所以接收時(shí)要對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。在數(shù)值處理程序中要將接收到的字符串轉(zhuǎn)換成字節(jié)數(shù)組；然后將傳輸來的8位數(shù)據(jù)，兩兩合并轉(zhuǎn)換為16位數(shù)據(jù)，最后將16位數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)系換算，即可得到所需的光纖光柵中心波長(zhǎng)數(shù)據(jù)。

3.2 海量存儲(chǔ)

當(dāng)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)量很龐大時(shí)，傳統(tǒng)的文本存儲(chǔ)容量已經(jīng)不夠用，例如人們常用的Excel表格，用它存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)，每個(gè)表格只能存儲(chǔ)65535行數(shù)據(jù)，當(dāng)一個(gè)Excel表格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)滿后，剩余的數(shù)據(jù)量只能重新建立表格繼續(xù)存儲(chǔ)，應(yīng)用起來很不方便。本監(jiān)測(cè)軟件采用采用SQL數(shù)據(jù)庫(kù)解決了這個(gè)問題，完成了海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。

由于LabVIEW軟件不能直接訪問數(shù)據(jù)庫(kù)，所以要先建立相應(yīng)的連接。具體過程如下，首先在NI公司網(wǎng)站上下載免費(fèi)的LabSQL壓縮包，解壓到LabVIEW目錄里user.lib內(nèi)，然后啟動(dòng)軟件，會(huì)在用戶庫(kù)中發(fā)現(xiàn)LabSQL模塊。圖1為數(shù)據(jù)庫(kù)訪問與存儲(chǔ)模塊。

圖1 數(shù)據(jù)庫(kù)訪問與存儲(chǔ)模塊

3.3 超限預(yù)警

溫度超限報(bào)警模塊可以監(jiān)測(cè)多點(diǎn)溫度。當(dāng)監(jiān)測(cè)溫度在溫度設(shè)定范圍內(nèi)，監(jiān)測(cè)軟件正常運(yùn)行，當(dāng)監(jiān)測(cè)溫度超出設(shè)定范圍后，監(jiān)測(cè)軟件會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警，提醒工作人員有異常情況發(fā)生。圖2為溫度報(bào)警模塊。

圖2 溫度報(bào)警模塊

4 監(jiān)測(cè)軟件測(cè)試結(jié)果與分析

本監(jiān)測(cè)軟件測(cè)量數(shù)據(jù)如圖3所示。本監(jiān)測(cè)軟件對(duì)工廠設(shè)備的溫度進(jìn)行了多點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，測(cè)量結(jié)果可靠，對(duì)工廠設(shè)備的正常運(yùn)行提供了重要的保證依據(jù)。

基于虛擬儀器的光纖光柵傳感監(jiān)測(cè)軟件測(cè)量精確，數(shù)據(jù)可靠，使用方便，可以應(yīng)用在安全監(jiān)測(cè)、安防等方面，有著很好的應(yīng)用前景。

圖3 監(jiān)測(cè)軟件測(cè)量數(shù)據(jù)

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