電流傳感器的磁調(diào)制工作原理詳解

無論測量精度和分辨率，還是穩(wěn)定性，AnyWay磁調(diào)制式電流傳感器比巨磁電阻效應(yīng)電流傳感器、光纖電流傳感器、霍爾電流傳感器等測量元件高很多，因此常用于計量檢定等高精度高穩(wěn)定性要求的測量領(lǐng)域，下面我們介紹電流傳感器的磁調(diào)制工作原理。

圖1 AnyWay磁調(diào)制電流傳感器原理框圖

如圖1，磁調(diào)制式直流放大器主要由耦合線圈、補(bǔ)償線圈、調(diào)制解調(diào)、信號調(diào)理、功率放大和狀態(tài)監(jiān)測等幾部分組成。

圖2 矩形磁化曲線

為了獲得高精度高穩(wěn)定性的產(chǎn)品性能，AnyWay磁調(diào)制電流傳感器采用雙鐵芯線圈，并且要求兩個耦合線圈具有相同的結(jié)構(gòu)尺寸、有相同匝數(shù)的激磁繞組、鐵芯磁性能高度接近，同時要求鐵芯具有高矩形比的磁化曲線（如圖2），即要求鐵芯的初始磁導(dǎo)率盡可能高，同時飽和磁感要低，使鐵芯容易進(jìn)入高度飽和狀態(tài)。接線時將兩線圈的同名端反向聯(lián)接， 使調(diào)制電路輸出的激勵信號產(chǎn)生的磁場在兩鐵芯中大小相等方向相反，這樣使由激勵信號產(chǎn)生的激勵磁場與由輸入的被測量直流電流產(chǎn)生的磁場在一個鐵芯中方向相同，從而等到加強(qiáng)，并使這個鐵芯迅速進(jìn)入磁飽和狀況；而在另外一個鐵芯中產(chǎn)生的磁場方向相反，就會互相削弱，從而延遲鐵芯進(jìn)入飽和狀況，這樣使得兩個激磁繞組中感應(yīng)的電壓的偶次諧波同相，相加后會得到加強(qiáng)；而在這兩個激磁繞組中感應(yīng)的電壓的奇次諧波反相，相加后會互相削弱或抵消。因此這兩個激磁繞組對偶次諧波有選頻和放大作用，而對奇次諧波有抑制作用，達(dá)到選頻效果。激磁線圈中偶次諧波的大小與被測直流電流的大小成正比，把偶次諧波信號進(jìn)行調(diào)理和功率放大后，就可以得到我們所需的電流檢測信號。同時，激勵線圈輸出的偶次諧波的偏移方向可以反映輸入電流的方向。

這種方案通過合理選擇激勵線圈的結(jié)構(gòu)尺寸和線圈匝數(shù)，可使磁調(diào)制器具有較好的分辨力和較高靈敏度以及較低的噪聲。為了進(jìn)一步消除因鐵芯磁性能非線性和離散性以及電磁環(huán)境和溫度等因素的影響，提高產(chǎn)品性能和測量精度和穩(wěn)定度，引入了補(bǔ)償線圈，由功率放大器輸出的電流檢測信號驅(qū)動這個補(bǔ)償線圈，使它產(chǎn)生的磁場抵消輸入母線電流產(chǎn)生的磁場，從而消除了鐵芯磁場工作點(diǎn)等問題的影響，這時流過補(bǔ)償線圈的驅(qū)動電流與輸入的被測量電流成線性函數(shù)關(guān)系--等安匝關(guān)系，因此流過補(bǔ)償線圈的電流就可以真實(shí)地反映母線電流的大小和方向。
責(zé)任編輯人：CC