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　　對于必須為監(jiān)測或故障排除目的而制造的基本電子元件，電流一直是更有問題的參數(shù)。在實驗室或testbench上下文中，斷開電路并插入電流表直接測量電流可能很簡單..在生產(chǎn)測試環(huán)境中，在現(xiàn)場服務中，或在系統(tǒng)運行時對其進行監(jiān)測和診斷測量，這種方法往往不方便或不可能。將低值電阻元件放置在電流路徑中并測量其上產(chǎn)生的電壓也會出現(xiàn)類似的接入問題，在工業(yè)驅(qū)動器或逆變器等高壓系統(tǒng)的情況下也會出現(xiàn)安全問題。?

　　??解決這個問題的一個熟悉的工具是夾緊電流探頭。根據(jù)基本電磁原理，我們知道在導體中流動的電流在它周圍形成磁場；鉗位探頭使用該磁場間接測量電流。一些工程師認為鉗位電流探頭是一個有用的附件，但精度有限。新的設計克服了任何這樣的限制，并提供了范圍、準確性和穩(wěn)定性性能，符合當今生產(chǎn)和維護測試場景的要求。探針可以與萬用表接口，也可以配置為波形捕獲設備，以連接到示波器。

　　?汽車系統(tǒng)測試帶來了許多測量挑戰(zhàn)。它需要很高的動態(tài)范圍；當發(fā)動機起動機電動機投入時，電流探頭必須測量幾百安培，而在天平的另一端，它必須解決毫安甚至微安的電流一電動汽車和混合動力車的發(fā)展速度的增加將增加進一步的需求。現(xiàn)代汽車系統(tǒng)中的一個典型測試用例是監(jiān)測汽車系統(tǒng)在概念上轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的待機電流o任車輛設計包含了許多電子控制單元(ECU)，所有這些單元都通過基于總線的互連相互作用，整個系統(tǒng)在逐漸關(guān)閉到靜止狀態(tài)時的行為可能是非常復雜的，并且可能需要很多分鐘甚至幾個小時。這直接導致需要測量工具，不僅解決非常低的電流，而且在長期內(nèi)以穩(wěn)定和完全可重復的方式這樣做。??

　　鉗位探頭的核心是對磁路的詳細了解和細致設計..雖然表面上相似，但在dif-中使用了三種不同的測量原理。

　　不同的探針設計。在每一種情況下，探針的顎，當圍繞導體關(guān)閉時，形成一個磁環(huán)。

　　?一種變體使用放置在磁環(huán)間隙內(nèi)的霍爾效應傳感器；該回路將導體周圍的磁場集中到間隙中，霍爾傳感器發(fā)展成比例電壓。這被稱為開環(huán)設備：另一種閉環(huán)配置在磁芯周圍增加了一個繞組，通過該繞組，伺服放大器驅(qū)動電流使霍爾傳感器的磁場無效。與所有這些平衡測量技術(shù)一樣，這種閉環(huán)布置可以增加范圍和線性度，部分是通過保持磁組分遠離其飽和區(qū)域。?

　　?第二個基本原理是磁通門傳感器，它使用磁環(huán)的全B-H磁化特性。交流信號驅(qū)動磁芯進出其飽和區(qū)域：由于被測導體而產(chǎn)生的附加磁場的存在影響了磁性材料在其B-H環(huán)周圍的漂移，由此可以導出測試電流的值。

　　另一種技術(shù)只測量交流電流，而前面提到的方法可以同時處理直流和交流；這是羅格斯基科勒方法，其中磁環(huán)是一個空氣芯繞組。感興趣的電流引起的磁場在線圈中產(chǎn)生一個電壓，即電流的導數(shù)(di/dt)；信號調(diào)理然后將該電壓集成到電流的測量中?；趥鞲衅鞯奶结樋梢詼y量到幾毫安，1%的精度和imA分辨率；磁通門技術(shù)可以將其擴展到以ioojiA的分辨率測量imA。?高性能探頭的頻率響應擴展到100kHz以上，使之成為可能。

　　工業(yè)驅(qū)動器和逆變器電流流動的諧波分析，脈沖響應時間在I(IS)下。

　　測試環(huán)境如上所述，磁設計是性能的關(guān)鍵。諸如汽車行業(yè)中的bonnet測量或工業(yè)環(huán)境中接近電機驅(qū)動器等環(huán)境對精密系統(tǒng)極為不利。在基本的層面上，電流探頭的機械設計必須是穩(wěn)健和準確的，這樣磁環(huán)就能被正確地關(guān)閉，并且每次應用探頭時都建立了相同的條件。

　　在微安培區(qū)域?qū)崿F(xiàn)分辨率要求對外部磁場進行高水平的篩選，同時對感興趣的領域提供高靈敏度。在工業(yè)驅(qū)動環(huán)境中，雜散場（和其他電噪聲）的潛力是顯而易見的；同樣，在汽車環(huán)境中，將有多個電機和其他系統(tǒng)在附近。

　　即使是地球的磁場也必須考慮；在半徑為2cm的ima電流產(chǎn)生的磁場強度是io納米特斯拉；地球的磁場大約是幾十微特斯拉..然而，制造高性能鉗位探頭所需的磁性設計專門知識遠遠超出了篩選。探頭精度是常規(guī)指定的導體在探頭孔徑的中間，電線正常到平面的磁環(huán)。在真正的測試中?

　　以此判斷交流發(fā)電機是否正常：占空比是脈沖信號的正半周與一個周期的百分比。發(fā)動機電控系統(tǒng)中測試占空比的部位，主要是以脈沖電流工作的各種電磁閥。如對電控化油器混合比控制電磁閥、怠速電磁閥、EGR電磁閥、活性炭罐控制閥、分電器霍爾傳感器的檢測等。通過測量的占空比數(shù)值與各汽車廠家提供的標準值對比，很容易就可以判斷故障所在。

　　電流傳感器主要包括以下幾種：1、電流互感器：電磁感應原理；2、霍爾電流傳感器：霍爾效應原理；3、磁通門傳感器：磁通門原理；4、羅氏線圈：電磁感應原理及安培環(huán)路定律；5、分流器：歐姆定理。

　　電流傳感器工作原理：電流傳感器從直流電到幾十千赫茲的交流電，其所依據(jù)的工作原理主要是霍爾效應，當原邊導線經(jīng)過電流傳感器時，原邊電流IP會產(chǎn)生磁力線①，原邊磁力線集中在磁芯②周圍，內(nèi)置在磁芯氣隙中的霍爾電極③可產(chǎn)生和原邊磁力線①成正比的大小僅幾毫伏的電壓，電子電路④可把這個微小的信號轉(zhuǎn)變成副邊電流IS⑤，并存在以下關(guān)系式：

　　(1)其中，IS—副邊電流；IP—原邊電流；NP—原邊線圈匝數(shù)；NS—副邊線圈匝數(shù)；NP/NS—匝數(shù)比，一般取NP=1。

　　電流傳感器的輸出信號是副邊電流IS，它與輸入信號（原邊電流IP）成正比，IS一般很小，只有100~400mA。如果輸出電流經(jīng)過測量電阻RM，則可以得到一個與原邊電流成正比的大小為幾伏的輸出電壓信號。

　　電流傳感器分類：電流傳感器分兩大類：直流、交流電流傳感器。

　　按用途可分為：工業(yè)傳感器

　　工業(yè)產(chǎn)品電流電壓測量解決方案。用于控制、校準以及過流保護和監(jiān)控。

　　鐵路傳感器為鐵路行業(yè)提供瞬時電流電壓檢測，主牽引和輔助變頻的控制和保護。

　　自動化傳感器用于工業(yè)自動化領域的電量傳感器，提供瞬時值，RMS，真RMS信號可以直接輸入PLC，二次儀表或其他儀器。這些傳感器有開口和固定兩種磁芯，有盤式和導軌等不同的安裝方式。通常用于電機保護、電源監(jiān)控等領域。

　　大電流傳感器用于冶鋁、氯堿、有色金屬冶煉等行業(yè)直流大電流的測量、控制與保護，電流測量范圍可以測量500KA。精度高，工作溫度范圍寬廣。

　　電流傳感器主要參數(shù)：1、標準額定值IPN和額定輸出電流ISN

　　IPN指電流傳感器所能測試的標準額定值，用有效值表示（A.r.m.s），IPN的大小與傳感器產(chǎn)品的型號有關(guān)。

　　ISN指電流傳感器額定輸出電流，一般為100~400mA，某些型號可能會有所不同。

　　2、傳感器供電電壓VA：VA指電流傳感器的供電電壓，它必須在傳感器所規(guī)定的范圍內(nèi)。超過此范圍，傳感器不能正常工作或可靠性降低，另外，傳感器的供電電壓VA又分為正極供電電壓VA+和負極供電電壓VA-。

　　3、測量范圍Ipmax：測量范圍指電流傳感器可測量的最大電流值，測量范圍一般高于標準額定值IPN。測量范圍可用下式計算：

　　(2)要注意單相供電的傳感器，其供電電壓VAmin是雙相供電電壓VAmin的2倍，所以其測量范圍要高于雙相供電的傳感器。

　　4、過載：電流傳感器的過載能力參見圖2。發(fā)生電流過載時，在測量范圍之外，原邊電流仍會增加，而且過載電流的持續(xù)時間可能很短，而過載值有可能超過傳感器的允許值，過載電流值傳感器一般測量不出來，但不會對傳感器造成損壞。

　　5、精度：霍爾效應傳感器的精度取決于標準額定電流IPN。

　　(1)偏移電流ISO：偏移電流也叫殘余電流或剩余電流，它主要是由霍爾元件或電子電路中運算放大器工作狀態(tài)不穩(wěn)造成的。電流傳感器在生產(chǎn)時，在25℃，IP=0時的情況下，偏移電流已調(diào)至最小，但傳感器在離開生產(chǎn)線時，都會產(chǎn)生一定大小的偏移電流。產(chǎn)品技術(shù)文檔中提到的精度已考慮了偏移電流增加的影響。

　　(2)線性度：線性度決定了傳感器輸出信號（副邊電流IS）與輸入信號（原邊電流IP）在測量范圍內(nèi)成正比的程度。

　　(3)溫度漂移：偏移電流ISO是在25℃時計算出來的，當霍爾電極周邊環(huán)境溫度變化時，ISO會產(chǎn)生變化。因此，考慮偏移電流ISO的最大變化是很重要的。

　　6、抗干擾性：(1)電磁場；閉環(huán)霍爾效應電流傳感器，利用了原邊導線的電磁場原理。因此下列因素直接影響傳感器是否受外部電磁場干擾。

　　<1>傳感器附近的外部電流大小及電流頻率是否變化；

　　<2>外部導線與傳感器的距離、外部導線的形狀、位置和傳感器內(nèi)霍爾電極的位置；

　　<3>安裝傳感器所使用的材料有無磁性；

　　<4>所使用的電流傳感器是否屏蔽；

　　為了盡量減小外部電磁場的干擾，最好按安裝指南安裝傳感器。

　　(2)電磁兼容性：電磁兼容性EMC，（Electro-MagneticCompatibility）是研究電氣及電子設備在共同的電磁環(huán)境中能執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)，即要求在同一電磁環(huán)境中的上述各種設備都能正常工作而又互不干擾，達到“兼容”狀態(tài)的一門學科?？臻g電磁環(huán)境的惡化越來越容易使電子元器件之間因互不兼容而引發(fā)系統(tǒng)的誤動作，因此電工、電子設備電磁兼容性檢測極有必要。由于實際生產(chǎn)、科研及市場推廣的迫切需要，采用已通過電磁兼容性檢測的電流和電壓傳感器已形成共識，并已成為一個強制性標準。ABB公司的所有電流傳感器自1996年1月1日起，均已通過了EMC檢測。

　　高精度零磁通電流傳感器DS系列：鋁制外殼；高精度AC/DC電流傳感器；可在-40°C-85°C的溫度范圍工作；頻率響應范圍寬；抑制工頻干擾能力強；內(nèi)置校準用信號源；ASPC–高級自我保護電路設計；DSUBBNC香蕉頭LEMO接口可選；電壓電流信號輸出可選。

　　隨著電子電力技術(shù)的發(fā)達，越來越多的設備需要高精度的傳感器用于電流的精確測量和控制，DS系列由此誕生，它是基于磁通門技術(shù)的閉環(huán)傳感器，非霍爾器件，具有高穩(wěn)定度（溫漂低、長期穩(wěn)定性好）、超低噪聲(0-100Hz時0.02uA)、高線性（<1ppm）的特點，滿足客戶苛刻要求，廣泛應用于功率分析、高穩(wěn)定電源、MRI梯度放大器、弧焊設備、電機、逆變器、鐵路機車、汽車行業(yè)、電池電容檢測等任何需要高精度測量電流的領域.

　　典型應用：MRI（核磁共振成像）

　　MRI成像質(zhì)量受制于施加的磁場，磁場是由梯度放大器控制的梯度線圈電流來實現(xiàn)，所以成像的好壞受制于是否能精確測量和控制梯度線圈中的電流大小

　　DS系列高精度傳感器由于非常小的線性誤差，非常小的低頻噪聲，非常小的偏置和溫漂，超高的穩(wěn)定性好的應用于MRI設備.

　　功率測量：高精度的電流傳感器使得幅值和相角的誤差降到最低，基本還原信號的本質(zhì)，如果采購普通傳感器，對于測試結(jié)果的影響非常大；由于效率測試必須靠輸入功率和輸出功率計算得出而無法直接測量，所以誤差會由輸入和輸出功率的測量誤差累計，特別是對于測量效率高達95%以上的電力電子設備，如果沒有高精度的功率分析儀配合高精度的電流傳感器，測量結(jié)果無法保證。

　　風機、光伏逆變器、新能源汽車車載逆變器、電機、計量校準實驗室等領域都需要高精度的功率測試.

　　提供供電系統(tǒng)和多種接口的選擇，接線方便.

　　高穩(wěn)定電源系統(tǒng)：當客戶需要搭建供電系統(tǒng)而且需要非常穩(wěn)定的電流輸出時，需要用反饋電路精確控制電源輸出電流大?。辉絹碓蕉嗟碾娫粗圃焐滔蚓o湊型方向發(fā)展，工頻干擾造成的影響由于電源體積的縮小會影響大部分元器件；普通的電流傳感器會把干擾吸收并影響到輸出；DS系列獨創(chuàng)技術(shù)可以大大減小工頻干擾對輸出影響，使得制造商節(jié)省濾波成本。

　　其他應用：高能物理加速器、電池測試系統(tǒng)、電力機車等需要對電流精確測量控制的場合；高低溫測試中需要對電流精確監(jiān)控的場合。

　　產(chǎn)品特點：鋁制外殼；相對于塑料材質(zhì)更容易散熱，防止核心部件過熱導致誤差增大；滿足從-40°Cto+85°C嚴酷的環(huán)境條件；外殼超低阻抗有效防止外部干擾信號；減小快速dv/dt變化對于傳感器影響；頻響；研發(fā)的焦點專注于頻響盡可能的扁平；每個傳感器都要進行可追溯的頻響測試。

　　ASPC–高級傳感器保護電路：測試電流時，正確的順序為先接好線，給傳感器供電，再給待測設備供電，否則損壞傳感器；測試結(jié)束，如果待測設備不斷電情況下給傳感器斷電對傳感器造成影響，特別是測試大電流時；非均勻地啟停電流傳感器供造成傳感器的偏置增大；由于保護電路設計，即使出現(xiàn)以上問題，對于DS系列傳感器來說不會造成損傷..

　　產(chǎn)品型號：DS200系列技術(shù)參數(shù)：最大輸入電流：AC:200ARMSDC:370A(±15V供電25℃)/300A（±15V供電-40-85℃）；變比：1:500；最大偏置電流：12uA；最大增益誤差：0.01%（DC-5KHz）；相角誤差：0.1度；線性誤差：1ppm；噪聲：0.02uA（0-100Hz）；鉗口直徑27.6mm；DS600系列。

　　技術(shù)參數(shù)：最大輸入電流：DC：900A（±15V供電25℃)/1050A(±15V供電-40-85℃)；變比：1:500；最大偏置電流：4uA；最大增益誤差：0.01%（DC-2KHz）；相角誤差：0.1度；線性誤差：1ppm；噪聲：0.004uA（0-100Hz）；鉗口直徑27.6mm；DS640系列。

　　技術(shù)參數(shù)：輸入電流：DC：640A（±15V供電25℃)；工作范圍：0-55℃；變比：1:40--1:640可調(diào)；最大偏置電流：4uA；線性誤差：1uA；噪聲：0.004uA（0-100Hz）；鉗口直徑28.1mm

　　DS2000系列技術(shù)參數(shù)：最大輸入電流：AC:2000ARMSDC:3000A；工作溫度：-40-65℃；變比：1:500；最大偏置電流：5ppm；最大增益誤差：0.01%（DC-5KHz）；線性誤差：1ppm；正常電流下的整體精度：0.01%（DC輸入時）；噪聲：3ppm（DC-100KHz）；鉗口直徑68mm。

　　DS5000系列

　　技術(shù)參數(shù)：最大輸入電流：AC:5000ARMSDC:8000A；工作溫度：0-55℃；變比：1:2500；最大偏置電流：10uA；最大增益誤差：0.01%（DC-1KHz）；線性誤差：1ppm；噪聲：0.004uA（DC-100KHz）；鉗口直徑150mm。

　　接口選擇：DSUB-9標準接口；LEMO電流輸出接口；LEMO電流輸出接口同時配置100匝校準線圈；BNC電壓輸出1V或10VDSSIU-4：

　　技術(shù)參數(shù)：可同時為四個DS系列傳感器供電（DS5000除外）；標準19寸機架安裝；輸入電壓：100-240V47-63Hz；輸出電壓：±15V（供給傳感器）；輸出接口：4mm香蕉頭（傳感器信號輸出口）；可選2/5/10/20m屏蔽線用于傳感器和電源的連接。

    1912年，德國學者VonW.Rogowski和W.Steinhaus在電氣期刊上聯(lián)合發(fā)表了一篇論文：《DieMessungdermagnetischenSpannung》，論文主要描述纏繞在一種柔性材料上的線圈，具備的電流測量及對抗外部磁場干擾的能力。

    這在當時只是一篇普通的論文，并沒引起多大的反響。因為早在1887年，A.P.Chattock已經(jīng)發(fā)表過關(guān)于柔性材料線圈的論文《OnaMagneticPotentiometer》，描述了利用長的柔性線圈測量磁勢，當然，在如今的電機磁芯測量領域，A.P.Chattock依然是鼎鼎有名。

    先來欣賞一下VonW.Rogowski當時（1912年）的原版論文：

    圖片雖然有些模糊，但依然能看出柔性線圈測量電流的樣子

    想要索取論文完整版，可以聯(lián)系小編

    VonW.Rogowski也在未來的歲月里度過了他的余生，并沒有太多波瀾壯闊的故事。這種柔性線圈只在少數(shù)范圍內(nèi)有人繼續(xù)研究和使用，并沒有走進真正的工業(yè)應用。

    時光如梭，一晃50多年過去，時間來到了1963年，英國學者Cooper從理論上對Rogowski的高頻響應進行分析，奠定了Rogowski線圈大功率脈沖應用的理論基礎，Rogowski在大電流脈沖測量中的應用正式展開。

    現(xiàn)階段，隨著工業(yè)應用的不斷成熟，Rogowski線圈的優(yōu)勢也不斷突顯，質(zhì)量輕、精度還算比較高，安裝極其方便，重要的是：價格非常便宜。尤其是大電流測量領域。在國內(nèi)，都稱呼為羅式線圈，其電流測量范圍從低至幾十個mA可以上至數(shù)百個kA。頻率測量上限可達到30MHz以上。

    羅氏線圈的測量原理可以單獨寫一本書，但用一句來總結(jié)就是：線圈的電壓輸出與電流的變化率（即微分）成正比，然后再將這個電壓進行積分，即可得到原始電流。這就是它為什么它只能測交流。相信大學高數(shù)補考過2次以內(nèi)的同學都可以明白其道理。

    是時候看看廬山真面目了，下面展示一下羅氏線圈到底長啥樣。

    80%的人眼中的羅氏線圈是這樣子的

    線圈是微分器，中間的塑料盒子是積分器，普遍用的就是這種。

    羅氏線圈還有長這個樣子的，一個積分器盒子帶3個線圈，適合三相測量應用

    羅氏線圈也有這樣的，不到2mm的線徑，可以直接測半導體器件的引腳電流

    這也是羅氏線圈，剛性的，精度提高了一個數(shù)量級，可以到0.1%

    沒錯，這也是羅氏線圈，頻率高可以到200M以上，用于RF領域

    炎炎夏日，你愜意的時刻是什么時候？對于筆者而言，愜意莫過于下班回家后開啟空調(diào)，從冰箱取出飲料，打開電視，然后在軟軟的沙發(fā)上來個葛優(yōu)躺。

    但您可知道，為了保證這愜意時刻的享受，我們需要的是什么呢？

    答案就是電！

    現(xiàn)如今我們每天都在享受的愜意時刻看似平常，但要將電能源源不斷地送入千家萬戶，卻也不是一樁易事，更何況中國是全世界用電人數(shù)多的國家。說到這，筆者不得不說起中國L先世界的技術(shù)，特高壓電力傳輸。通過該技術(shù)，電能可以很輕易地從千里之外輸送到每家每戶，而如今特高壓技術(shù)只有我國全面掌握以及應用。

    然而，為什么在遠距離輸電時，要用高電壓低電流方式呢？原理是什么呢？百度是這么說的：

    遠距離輸電要用高壓的原因是：在同輸電功率的情況下，根據(jù)公式P=UI，要使輸電電流I減小，而輸送功率P不變（足夠大），就必須提高輸電電壓U。電壓越高電流就越小，這樣高壓輸電就能減少輸電時的電流，從而降低因電流產(chǎn)生的熱損耗和降低遠距離輸電的材料成本。

    由Q=I^2Rt可知減小發(fā)熱Q有以下三種方法：一是減小輸電時間t，二是減小輸電線電阻R，三是減小輸電電流I?？梢钥闯?，第三種辦法是很有效的：電流減小一半，損失的電能就降為原來的四分之一。要減小電能的損失，必須減小輸電電流。

    此時就有一個疑惑了，根據(jù)我們學的知識Q=UIt=U^2*t/R=I^2*R*t,如果增大電流或者升高電壓，對發(fā)熱Q的影響似乎是一致的，那為什么要用高壓輸電呢？

    答案就是，U的定義出了錯誤。

    輸電過程中是存在三種電壓的，初端U1、末端U2以及初末端壓差U3。發(fā)熱Q的公式中提到的U，真實的應該是U3，此時U3=IR可知U3和線路電流I成正比。因而我們真正的發(fā)熱Q=U3It=U3^2*t/R=I^2*R*t

    而我們的高壓輸電中的高壓，指的是初段U1以及末端U2需要高壓。

    至此也就簡單的解釋了輸電過程中選用高壓低電流的原因。當然，高壓輸電技術(shù)遠復雜于上述所說，各位如有興趣，歡迎留言討論。

    說了這么多高電壓以及大電流，相信各位在日常工作中肯定會有相關(guān)測試需求，GMC-I作為歐洲著名儀器儀表品牌，向您推薦下列產(chǎn)品滿足您的測試需求。

    HST系列高壓分壓器

    DS系列電流鉗