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电流测量技术测量方法


主流的电流测量技术包括电阻式测量电流、电磁感应测量电流以及晶体管测量电流,每种方法都有其优点,根据应用的要求不同,可以采用合适的电流测量方法。
在这三种电流测量技术中,电阻式测量电流方法和晶体管电流测量技术是直流测量技术,电磁感应测量电流技术典型应用包括电流互感器、霍尔传感器、罗氏线圈,属于间接测量电流技术。
一、电阻式电流测量技术
用电阻测量电流是一种直接方法,典型的应用是分流器。电阻测量电流技术优点是简单,线性度好。检流电阻与被测电流放在一个电路里,流经电阻的电流会使一小部分电能转化为热。这个能量转换过程产生了电压信号。用电阻测量电流除了简单易用和线性度好的特点,检流电阻的性价比也很好,温度系数(TCR)稳定,可以达到100 ppm/℃%/℃,不会受潜在的雪崩倍增或热失控的影响。还有,低阻(小于1mΩ)的金属合金检流电阻的抗浪涌能力非常好,在出现短路和过流情况时,能实现可靠的保护。
二、电磁感应电流测量技术
电磁感应测量电流技术的典型应用包括电流互感器、霍尔传感器、罗氏线圈。

电磁感应测量电流技术典型应用是电流互感器。电流互感器有三个突出优点:与线电压隔离,无损测量电流,大信号电压能很好地抵御噪声。这种间接测量电流的方法要求用到变化的电流,例如交流电,瞬变电流或开关式直流电,来产生一个磁耦合到次级绕组里的变化磁场。次级测量电压可以根据在初级和次级绕组间的匝数比实现缩放。这种测量方法被认为“无损的”,因为电路电流通过铜绕组时的电阻损耗非常小。但是,由于负载电阻、芯损,以及初级和次级直流电阻的存在,互感器的损耗会导致失去一小部分能量。
电流互感器原理图

罗氏线圈类似于电流互感器,会在次级线圈内会感应产生一个电压,电压大小与流经隔离电感器的电流程正比。特殊之处在于,罗氏线圈采用的是气芯设计,这一点与依赖层压钢等高磁导率铁芯和次级绕组磁耦合的电流互感器完全不同。气芯设计的电