【技术】高精度磁通门电流传感器在大电流精密测量中的优势

时间： 2023-01-05 来源：航智官网

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所谓大电流，范围比较模糊。一般是说不太常见、难于找到接测量仪器、也难于产生的较大的电流(范围)。有一说，>=30A就算大电流，此时绝大多数万用表都不能直接测量了，而常见的电源也少有能输出30A的。另一说，要>=100A才算真正的大电流。没有标准，众说纷纭，那么就具体情况具体分析。本文航智介绍高精度磁通门电流传感器在大电流精密测量中的优势。

大电流在工业、电力等行业广泛存在，如何测试、计量大电流因此是个必须讨论的问题。大电流由于载流的关系，要比较粗的引线和相关接头、电源，也涉及较大的发热功率，因此无论是体积、重量、价格都很壮观;简单而精密大电流测量，往往一下子就想到用分流器，比如Fluke A40B，不过这个的体积、价格和附加装备往往大到难以让人接受。

精密大电流的产生不仅需要精密的电流测量装置，而且需要大功率、综合电源技术。各种钳表，测量大电流尽管很容易，但多为线性霍尔原理，与高精度无缘;罗氏线圈也不行。

一、分流器

分流器是最常见的测量电流的方法，不过一旦涉及大电流和高精度，就变得复杂起来。首先50mV-75mV太小，而高精度要求较高的满度电压输出，这样才能减少热电动势的影响并给后续测量电路提供方便，但大电流情况下的高电压输出势必产生很大的功率和热量，这样不仅对被测电路可能有影响，更主要是发热引起热电动势和非常大的温漂，当然还有应力和加速老化问题。例如100A电流要是输出1V电压，那功率就是100W了，这种发热功率必须及时尽量散发出去，才能保证因温度系数而引起的漂移减到最低。分流器还有一个问题是偏差、温漂都不小，不适合作为高精度使用。

二、互感器

尽管具有精度较高的标准电流互感器，可达0.01级，但只能测量交流。

三、磁平衡电流传感器

结构与互感器有点类似，也有环形铁心、原边1匝穿线、副边多匝，但铁心有开口，缝隙中放入检零霍尔器件，副边通以安匝大小相等方向相反的电流，与原边不平衡则会被检测出来，放大后驱动副边线圈达到平衡。同时这个副边电流流过测量电阻Rm，达到测量电流的目的。由于此时霍尔器件主要是检测是否存在磁场，因此对其线性、温漂等要求很低，所以精度较高，取决于线圈的平衡程度、导磁率、漏磁等。

四、磁通门电流传感器

与上述磁平衡方式比，磁通门电流传感器也是闭环零磁通检测，只不过磁路是闭合的，去掉了线性霍尔零磁通检测器，代之以额外的检测线圈，利用高导磁率铁心在方波激励下可以饱和的非线性特性来探测微弱磁场。磁通门电流传感器是利用被测磁场中高导磁率磁芯在交变磁场的饱和激励下，其磁感应强度与磁场强度的非线性关系来测量弱磁场，这种物理现象对被测环境磁场来说好像是一道“门”，通过这道“门”，相应的磁通量即被调制，并产生感应电动势。利用这种现象来测量电流所产生的磁场，从而间接的达到测量电流的目的。从本质上看，磁通门现象实际是变压器效应的伴生现象，也服从电磁感应定律。

磁通门电流传感是通过经典控制理论来实现对电流检测，而不是通过常规的芯片感应来实现，对外部环境不敏感，基本没有温漂和零漂;其磁芯无需开口切割，磁阻小，磁通稳定度高，传感器检测精度高，灵敏度高，响应速度快。因此，精度高达10ppm的磁通门电流传感器最适合高精度大电流测试、计量。

高精度电流传感器应用领域

1、电流测量仪。

2、高精度稳流源。

3、核磁共振中的（梯度）放大器：MRI核磁共振需要精确、快速可控的大电流。

4、粒子加速器、约束：这些场合都需要强大、精确而稳定的磁场，这就需要稳定的大电流，。此种场合需要用多个大电流发生器进行并联，而每个电流发生器均采用高精度的AIT系列电流传感器。

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