虚拟激光功率计
半导体激光点火技术采用钝感药剂,使用光纤作为能量传输通道。激光点火系统对电磁干扰有很强的抵抗能力,使得武器系统的安全性大大提高。点火激光参数的测量一直是激光点火试验中一项重要参数的测量[1]。本文采用新的虚拟仪器的技术设计制作了虚拟激光功率计。
1 虚拟仪器技术
随着计算机技术、软件技术的迅猛发展,电子测量仪器在这一巨大力量的推动下,从传统仪器发展到智能仪器,再到现在新型的测量仪器模式——虚拟仪器(Virtual Instrument,VI)[2]。虚拟仪器通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机地融合为一体,从而把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起,大大缩小了仪器硬件的成本和体积,并通过软件实现对数据的显示、存储以及分析处理。它既有普通仪器的基本功能,又有一般仪器所没有的灵活、功能自定义、低价、可自行开发的特点。虚拟仪器与传统仪器特点对比如表 1 所示。
2 虚拟激光功率计测量原理
虚拟激光功率计操作面板如图 1 所示。瞬态激光功率计的系统结构如图 2 所示。
为适应瞬态激光信号的采集,采用了光电式激光探头,激光探头将被测激光功率信号转换为电压信号。数据采集板进行模拟信号放大和 AD 转换,然后将转换后的数字信号存储于数据采集板上的缓存区中。在计算机软件的控制下通过 USB 接口将数据传入到计算机中存储。计算机软件采用LabVI-EW 软件开发[3],其功能包括测量参数设置、数据的图形显示、测试结果计算和数据输出(excel文档)及图形输出(jpg 文档)[3]。
3 虚拟激光功率计的优点
虚拟激光功率计与传统功率计相比基本性能相当,而且还有其独特的优点。虚拟激光功率计采用计算机软件操作,界面友好,操作方便,测试结果清晰直观。采用了 USB 标准接口进行通信,可以方便地接驳电脑或 PDA,以适应试验室或野外测试的需要。虚拟功率计最大的优点还在于其基于软件的设计,提供给客户最大限度的灵活性。测试参数的选择通过软件来完成,包括工作方式:连续/触发,采样频率设置(16~400K 连续可调),信号增益选择(可测量毫瓦级到十瓦级功率)。根据点火激光功率测试的需要,且点火激光为矩形单脉冲的特点,自定义了下面的功能:获取功率峰值数值、自动测量脉冲宽度、自动计算脉冲内功率平均值和脉冲能量。虚拟激光功率计自定义功能操作界面如图 3 所示。而传统激光功率计所能实现的只是波形显示和数据输出,激光功率值和脉宽通过屏幕获取,均功率和能量值则要通过计算才能得到。软件的开放性使得仪器功能更加灵活,进一步的软件开发将加入对功率密度、能量密度的计算。并且可以将一些计算方法加入到软件中。比如可以将感度试验方法做成子程序,软件自动计算测试值,记录测试结果,测试完成后自动生成试验报告。
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