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根據(jù)不同的電流測(cè)量原理，電流傳感器一般有電阻分流器檢測(cè)、霍爾效應(yīng)、磁通門、電磁感應(yīng)、羅氏線圈(電磁感應(yīng)原理及安培環(huán)路定律)這五種技術(shù)。根據(jù)測(cè)量原理的不同，電流傳感器主要有分流器、霍爾電流傳感器、電流互感器、磁通門電流傳感器、羅氏線圈、巨磁阻電流傳感器、光纖電流傳感器這幾種類型。

分流器

分流器是根據(jù)直流電流通過電阻時(shí)電阻兩端產(chǎn)生電壓的原理制作而成，分流器實(shí)際就是一個(gè)阻值很小的電阻，當(dāng)有直流電流通過時(shí)，產(chǎn)生壓降，供直流電流表顯示，直流電流表實(shí)際為電壓表，一般這個(gè)電壓表量程為75mV、150mV、300mV，用電壓表來測(cè)量這個(gè)電壓，再將這個(gè)電壓換算成電流，就完成了大電流的測(cè)量。

分流器原理圖

在低頻率小幅值電流測(cè)量中，表現(xiàn)出高的精度和較快的響應(yīng)速度。在工業(yè)領(lǐng)域中，在不涉及到測(cè)量回路與被測(cè)電流之間電隔離的場(chǎng)合，分流器是將電流信號(hào)轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)的首選的低成本方案。

電流互感器

電流互感器原理是依據(jù)電磁感應(yīng)原理的。電流互感器是由閉合的鐵心和繞組組成。電流互感器的作用是可以把數(shù)值較大的一次電流通過一定的變比轉(zhuǎn)換為數(shù)值較小的二次電流，用來進(jìn)行保護(hù)、測(cè)量等用途。

穿心式電流互感器原理圖

電流互感器技術(shù)成熟，在工頻測(cè)量方面有非常高的精度，由于其原理限制，不能測(cè)量直流。

霍爾電流傳感器

霍爾電流傳感器包括開環(huán)式和閉環(huán)式兩種，開環(huán)的霍爾電流傳感器采用的是霍爾直放式原理，閉環(huán)的霍爾電流傳感器采用的是磁平衡原理。高精度的霍爾電流傳感器大多屬于閉環(huán)式。

開環(huán)霍爾電流傳感器原理圖

磁平衡式霍爾電流傳感器原理圖

磁通門電流傳感器

磁通門傳感器是利用被測(cè)磁場(chǎng)中高導(dǎo)磁率磁芯在交變磁場(chǎng)的飽和激勵(lì)下，其磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度的非線性關(guān)系來測(cè)量弱磁場(chǎng)的。這種物理現(xiàn)象對(duì)被測(cè)環(huán)境磁場(chǎng)來說好像是一道“門”，通過這道“門”，相應(yīng)的磁通量即被調(diào)制，并產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。利用這種現(xiàn)象來測(cè)量電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，從而間接的達(dá)到測(cè)量電流的目的。

磁通門電流傳感器原理圖

磁通門傳感器具有分辨力高、測(cè)量弱磁場(chǎng)范圍寬、可靠、能夠直接測(cè)量磁場(chǎng)的分量和適于在速運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中使用等特點(diǎn)。

目前磁通門技術(shù)是高性能電流傳感器最好的解決方案，銀河電氣是國內(nèi)最早進(jìn)行這方面研究的企業(yè)，其研制的同時(shí)基于磁調(diào)制和磁平衡原理的CS系列零磁通電流傳感器在市場(chǎng)上已經(jīng)得到了非常好應(yīng)用。

羅氏線圈

羅氏線圈是一個(gè)均勻纏繞在非鐵磁性材料上的環(huán)形線圈。輸出信號(hào)是電流對(duì)時(shí)間的微分。通過一個(gè)對(duì)輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行積分的電路，就可以真實(shí)還原輸入電流。該線圈具有電流可實(shí)時(shí)測(cè)量、響應(yīng)速度快、不會(huì)飽和的特點(diǎn)，適用交流尤其是高頻大電流測(cè)量。

羅氏線圈測(cè)量原理圖

羅氏線圈是一個(gè)均勻纏繞在非鐵磁性材料上的環(huán)形線圈。輸出信號(hào)是電流對(duì)時(shí)間的微分。通過一個(gè)對(duì)輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行積分的電路，就可以真實(shí)還原輸入電流。該線圈具有電流可實(shí)時(shí)測(cè)量、響應(yīng)速度快、不會(huì)飽和的特點(diǎn)，適用交流尤其是高頻大電流測(cè)量。

巨磁阻電流傳感器

物質(zhì)的電阻率在磁場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生輕微變化。這種現(xiàn)象叫磁阻效應(yīng)(AMR)。某些條件下物質(zhì)電阻率會(huì)隨磁場(chǎng)產(chǎn)生較大變化稱作巨磁阻效應(yīng)(GMR)。GMR可以比AMR大一個(gè)數(shù)量級(jí)的靈敏度。巨磁阻效應(yīng)是一種量子力學(xué)和凝聚態(tài)物理學(xué)現(xiàn)象，是指磁性材料的電阻率在有外磁場(chǎng)作用時(shí)較之無外磁場(chǎng)作用時(shí)存在巨大變化的現(xiàn)象。基于這個(gè)效應(yīng)的傳感器就是巨磁阻傳感器。

巨磁阻電流傳感器原理圖

光纖電流傳感器

光纖電流傳感器是以法拉第磁光效應(yīng)為基礎(chǔ)、以光纖為介質(zhì)的新型電流傳感器。激光束通過光纖，并經(jīng)起偏器產(chǎn)生偏振光，經(jīng)自聚焦透鏡人射到磁光晶體:在電流產(chǎn)生的外磁場(chǎng)作用下，偏振面旋轉(zhuǎn)θF角度;經(jīng)過檢偏器、光纖，進(jìn)人信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)，通過對(duì)θF的測(cè)量得到電流值。

光纖電流傳感器原理圖

光纖電流傳感器主要應(yīng)用于電力系統(tǒng)中電流的測(cè)量;除此之外與電機(jī)制造廠、測(cè)量儀器儀表廠結(jié)合，還可研制開發(fā)線路事故點(diǎn)的標(biāo)定裝置及事故區(qū)間的判定裝置等一系列電力系統(tǒng)的測(cè)量、診斷裝置。

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審核編輯 黃宇