電流傳感器技術(shù)

電流傳感器技術(shù)。

電流傳感器是將電流信號轉(zhuǎn)換為另一個可分析信號的設(shè)備。要測量的信號稱為“初級電流”，而輸出信號稱為“次級電流或電壓”。

在任何過程中，電量的測量對于監(jiān)控、分析和控制系統(tǒng)都是必不可少的。要執(zhí)行這些類型的測量，必須使用電流傳感器。除非可以測量，否則無法管理物理量。讓我們深入了解電流傳感器的。

電流傳感器

電流傳感器是將電流信號轉(zhuǎn)換為另一個可分析信號的設(shè)備。要測量的信號稱為“初級電流”，而輸出信號稱為“次級電流或電壓”。最后一個信號是用于電子板、ADC 和其他模擬儀表的信號。由于存在不同的測量技術(shù)，并且初級電流可能因波形、脈沖類型、隔離和電流強(qiáng)度而異，因此市場提供了多種電流傳感器。如圖 1 所示，最常見的電流傳感器分為兩類：

根據(jù)“分流器”的工作原理，第一類應(yīng)用歐姆定律 ( V = R × I )。

第二類使用安培定律（I = ∮ H × ds）并使用磁場來測量電流。

歐姆定律適用于分流測量，公式為V = R × I。在實(shí)踐中，分流器是具有已知?dú)W姆值的穩(wěn)健電阻器。當(dāng)電流通過分流器時，產(chǎn)生的電壓與該電流成正比。利用這個原理，對于不太高的電流，我們可以準(zhǔn)確地獲得交流和直流電流。另一方面，當(dāng)電流上升并超過 100 A 時，會產(chǎn)生過多的熱量，測量系統(tǒng)可能會變得無效和關(guān)鍵。

霍爾效應(yīng)電流傳感器可用于克服這些限制。為霍爾探頭供電會施加垂直于表面的磁場并產(chǎn)生與磁場強(qiáng)度成比例的電壓。然后可以使用安培定律計(jì)算流過導(dǎo)體的電流量?；魻栯娏鱾鞲衅魇褂么判緦⒋艌黾性谔筋^所在的氣隙中。輸出電壓與磁場成正比，而磁場又與初級電流成正比。電流傳感器的性能取決于開環(huán)霍爾探頭的性能。為了提高線性度和減少溫度偏移的漂移，實(shí)現(xiàn)了閉路原理，

另一種電流傳感器以磁電阻器為代表，其中電阻器的值與磁場成比例變化。這些電流傳感器通常比霍爾效應(yīng)更準(zhǔn)確，但由于氣隙而存在靈敏度限制。然而，設(shè)備必須確保高效和準(zhǔn)確的測量，具有非常高的檢測質(zhì)量、極其平坦的頻率響應(yīng)和出色的直流穩(wěn)定性。

使用電流傳感器代替分流器

使用電流傳感器代替分流器具有很大的優(yōu)勢。分流器，其實(shí)并不是一個理想的元件，但是從前面的接線圖中可以看出，它有一個電感元件（串聯(lián)）和一個電容元件（并聯(lián)）。因此，不僅需要在直流中進(jìn)行電流測量，還需要在交流中進(jìn)行電流測量，因此需要使用更有效的方法，以便在不同的頻率和電流范圍內(nèi)做出更好的估計(jì)，從而獲得更高的結(jié)果準(zhǔn)確性。

電流傳感器具有將初級電路與次級電路電隔離的優(yōu)點(diǎn)。這消除了共模電壓紋波的干擾，并大大降低了初級電流上的噪聲。與分流器相比，電流傳感器的輸出信號更高，噪聲更低。低得多的插入阻抗降低了功耗，無疑提高了系統(tǒng)的短期和長期穩(wěn)定性。一個簡單的例子闡明了這個想法：用于在 1,500 A 下提供 50 mV 的分流電阻器的功耗為 75 W。實(shí)際上，它的阻抗為 0.000033 Ω。為了實(shí)現(xiàn)高測量穩(wěn)定性和可重復(fù)性，分流器需要非常低的溫度系數(shù)。如果系統(tǒng)在低電流或高電流下使用，則以伏特/安培為單位的靈敏度會有所不同。

結(jié)論

今天，所有工業(yè)系統(tǒng)都有電流傳感器，在某些情況下，它們是不可替代的。它們的主要優(yōu)點(diǎn)是它們可以被工業(yè)控制系統(tǒng)使用和輕松解釋，并且與電路和負(fù)載完全隔離。事實(shí)上，將測量系統(tǒng)直接連接到相關(guān)電路并不總是很方便。它們的足跡是非侵入性的，它們通常具有方形或矩形形狀，可能類似于小型揚(yáng)聲器。但是，它們的功能非常重要。換能器操作背后的工程相當(dāng)復(fù)雜，但其操作和輸出數(shù)據(jù)的分析卻極其簡單，這是最重要的方面。

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