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电流传感器分类

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电流传感器

以下分类方法以传感器的工作原理作为分类依据：

工作原理	传感器举例
变电阻	电位器式、应变式、压阻式等传感器
变磁阻	电感式、差动变压器是、我留式等传感器
变电容	电容式、温敏式等传感器
变谐振频率	振动膜（筒、弦、梁）式等传感器
变电荷	压电式传感器
变电势	霍尔式、热电偶式传感器

　　1、电阻分流器检测技术

　　分流器是根据电流通过电阻时在电阻2端产生电压进行测量。

　　应用领域：

　　在低频率小幅值电流测量中，表现出高的精度和较快的响应速度。在工业领域中，在不涉及到测量回路与被测电流之间电隔离的场合，分流器是将电流信号转变成电压信号的首选的低成本方案。

　　2、电流互感器

　　电流互感器原理是依据电磁感应原理的，电流互感器的作用是可以把数值较大的一次电流通过一定的变化转换成数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。

　　3、霍尔电流传感器

　　开环的霍尔电流传感器采用的是霍尔直放式原理，闭环的霍尔电流传感器采用的是磁平衡原理。所以闭环的在响应时间跟精度上要比开环的好很多。开环和闭环都可以监测交流电，一般开环的适用于大电流监测，闭环适用于小电流监测。优点：封装尺寸小，测量范围广，重量轻，低电源损耗，无插损

　　开环式霍尔传感器的工作过程：

　　原边电流（Ip）通过一根导线时，在导线四周将会产生一个磁场，这一磁场的大小与流过导线的电流成正比，它能通过磁芯聚集感应到霍尔器件上并使其有一信号输出。这一信号经信号放大器放大后直接输出，霍尔器件输出的信号准确反映了原边电流的输出情况。

　　闭环霍尔电流传感器的工作过程：

　　当原边电流IP产生的磁通通过磁芯集中在磁路中，霍尔器件固定在气隙中检测磁通，通过绕在磁芯上的多匝线圈输出反向的补偿电流，用于抵消原边电流（IP）产生的磁通，使得磁路中磁通始终保持为零。霍尔器件和辅助电路产生的副边补偿电流准确反映了原边电流的大小。经过特殊电路的处理，传感器的输出端能够输出精确反映原边电流的电流变化。

　　4、磁通门电流传感器

　　磁通门传感器是利用被测磁场中高导磁铁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的一种传感器。

　　磁通门传感器就是利用某些高磁导率的软磁材料（如坡莫合金）作磁芯，以其一起在交流磁场作用下的次饱和特性及法拉第电磁感应原理研制成的测磁装置。其结构可以看成一个特殊的变压器，磁通门测磁法正是利用这种特殊变压器的磁芯，当交变电流流过该变压器原边线圈时，磁芯反复被交变过饱和励磁所磁化，当有外磁场存在时，励磁变得不对称，变压器的输出信号受到外磁场的调制。通过检测输出的调制信号就可以实现对外磁场的测量。磁通门探头的输出主要是激励信号的二次谐波，需要经过处理得到测量数据。

　　磁通门传感器具有分辨力高、测量弱磁场范围宽、可靠、能够直接测量磁场的分量和适于在速运动系统中使用等特点。

　　5、罗氏线圈

　　罗氏线圈又称磁位计，是一种绕制在非磁性骨架上的空心线圈，基于电磁感应原理对大电流进行测量。具有测量范围宽、精度高、绝缘性能好和无磁饱和现象等优点。但是它只能用来检测交流电流。

　　6、巨磁阻电流传感器

　　巨磁电阻传感器将四个巨磁电阻构成惠斯登电桥结构，该结构可以减少外界环境对传感器输出稳定性的影响，增加传感器灵敏度。

　　7、光纤电流传感器

　　激光束通过光纤，并经起偏器产生偏振光，经自聚焦透镜人射到磁光晶体：在电流产生的外磁场作用下，偏振面旋转θF角度；经过检偏器、光纤，进人信号检测系统，通过对θF的测量得到电流值。

　　当设置系统中两偏振器透光主轴的夹角为45°，经过传感系统后的出射光强为：

　　l=（Io/2）（1+sin2θF）

　　式中Io为入射光强。通过对出射光强的测量，就可以得出θF，从而可测出电流的大小。

　　优点：

　　（1）容易安装，不用断开导线，仅将细长、柔软的绝缘光纤卷绕在导体上就可检测电流，能实现整个传感装置的小利轻量化；

　　（2）无电磁噪音的干扰。近年的计测控制系统中，一般将传感器的输出连接于半导体的电子回路，传感装置本身全部由光学器件构成，故具有抗电磁干扰（EMI）特性；

　　（3）计测范围广，没有铁心磁饱和的制约，同时，法拉第效应的响应速度快，具有从低频到高频、到大电流的广阔测量范闱；

　　（4）因为信号通过光纤传输。波形畸变小。传输损耗小，故可实现长距离的信号传输。

方法	优点	缺点	适应范围
电阻分流器检测技术	高精度，响应速度快，成本低	测量电路与被测电流没有电隔离	低频率小幅值电流测量
电流互感器	能将较大的电流转变成较小的电流测量	不能测量直流电流	可测大交流电流40-20KHz
霍尔电流传感器	可测直流和交流、频率高达100KHz、较高的精度和很好的隔离	响应速度不够快，小电流精度低一些	直流和交流 DC-100KHz
磁通门电流传感器	分辨率高、测量弱磁场范围宽、可靠、能够直接测量磁场的分量	不能测量交流电流	直流
罗氏线圈	范围宽、精度高、绝缘性能好和无磁饱和现象	只能测量交流电流	可对大交流电流测量
巨磁阻电流传感器	抗干扰性强、灵敏度高、高速响应、温度温度性好	所测电流不能太大	直流和交流
光纤电流传感器	容易安装、无电磁噪音干扰、计测范围广、可实现长距离信号传输	较传统技术价格较高	直流和交流

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