基于LabVIEW的光纖光柵傳感監測軟件

陳欣欣　玄宇

摘 要：基于LabVIEW的光纖光柵傳感監測軟件，可以實現數據采集、存儲、顯示和報警等功能。該軟件界面清晰易懂、使用方便、功能擴展性強、運行穩定，可以在安全監測方面發揮重要的作用，同時推進了光纖光柵傳感器在生活中的應用。

關鍵詞：光纖光柵傳感器；虛擬儀器；數據庫

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A

隨著技術的發展，光纖光柵傳感器廣泛地應用在各個領域，如電力電網、橋梁隧道、石油化工、航空航天，實現了高精度、遠距離、分布式和長期性監測的技術要求。本文針對光纖光柵傳感系統，提出了一種基于虛擬儀器技術的監測軟件的設計與實現方法。為實際工程的管理提供了更加可靠的技術保障，具有廣闊的應用前景。

1 光纖光柵傳感技術

光纖光柵是利用紫外光改變光纖材料性質，在光纖上制作成的一種光學無源器件，光纖光柵傳感技術是利用測量環境對光纖的影響，將所探測的物理量轉化成光束波長的一種新一代光學傳感技術。

光纖光柵的傳感過程可以依據耦合模理論分析。當光入射到光纖光柵后，對于滿足布拉格條件的入射光會發生反射，該反射光譜在布拉格波長位置處出現峰值，其波長公式為λB=2neffΛ。當外界因素發生變化時，會引起光纖光柵發生微小形變，使Λ或neff發生變化，致使光纖光柵的中心波長值發生改變，產生傳感效應，然后由該波長值即可以計算出待測物理場的變化。

2 虛擬儀器

虛擬儀器采用特定軟件在計算機屏幕上構成儀器面板，同時配置相應硬件，使計算機可以完成多種儀器功能。虛擬儀器的實質就是充分利用計算機技術來實現和擴展傳統儀器的功能。

LabVIEW是由美國NI公司開發和推出的，是虛擬儀器軟件開發工具之一，可以應用在實驗室、研究所和工業界。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函數，滿足了數據的采集、分析、顯示以及存儲；軟件中采用向導式工具，通過提示進行一步步操作，完成與儀器的連接和參數的設置。

3 監測軟件組成

3.1 數據采集

實驗采用的解調儀器是通過TCP網絡接口與LabVIEW軟件進行數據交換的。因為TCP網絡接口是采用字符串格式發送數據的，所以接收時要對接收數據進行處理。在數值處理程序中要將接收到的字符串轉換成字節數組；然后將傳輸來的8位數據，兩兩合并轉換為16位數據，最后將16位數據進行關系換算，即可得到所需的光纖光柵中心波長數據。

3.2 海量存儲

當監測的數據量很龐大時，傳統的文本存儲容量已經不夠用，例如人們常用的Excel表格，用它存儲數據時，每個表格只能存儲65535行數據，當一個Excel表格數據存儲滿后，剩余的數據量只能重新建立表格繼續存儲，應用起來很不方便。本監測軟件采用采用SQL數據庫解決了這個問題，完成了海量數據的存儲。

由于LabVIEW軟件不能直接訪問數據庫，所以要先建立相應的連接。具體過程如下，首先在NI公司網站上下載免費的LabSQL壓縮包，解壓到LabVIEW目錄里user.lib內，然后啟動軟件，會在用戶庫中發現LabSQL模塊。圖1為數據庫訪問與存儲模塊。

3.3 超限預警

溫度超限報警模塊可以監測多點溫度。當監測溫度在溫度設定范圍內，監測軟件正常運行，當監測溫度超出設定范圍后，監測軟件會發出聲光報警，提醒工作人員有異常情況發生。圖2為溫度報警模塊。

4 監測軟件測試結果與分析

本監測軟件測量數據如圖3所示。本監測軟件對工廠設備的溫度進行了多點實時監測，測量結果可靠，對工廠設備的正常運行提供了重要的保證依據。

基于虛擬儀器的光纖光柵傳感監測軟件測量精確，數據可靠，使用方便，可以應用在安全監測、安防等方面，有著很好的應用前景。

參考文獻

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