電流探頭的本質(zhì)和功能作用

在做車載傳導(dǎo)電流法、大電流注入等EMC測(cè)試的時(shí)候一定會(huì)用到的一個(gè)測(cè)試設(shè)備是電流探頭，探頭的作用是將不同頻率的噪聲信號(hào)傳輸?shù)筋l譜儀或者設(shè)備上。下面我們將講解電流探頭是如何實(shí)現(xiàn)其功能的。下圖為典型的電流探頭圖片。

典型的電流探頭

圖1：EMC測(cè)試中常用的電流探頭一般可以通過(guò)將電流探頭直接連接到頻譜分析儀（圖2a）或連接前置放大器（圖2b）來(lái)測(cè)量電磁信號(hào)。

圖2：（a）直連頻譜儀（b）連接前置放大器

為什么電流探頭形狀是環(huán)形，而且能把噪聲信號(hào)測(cè)量出來(lái)了。其實(shí)電流探頭本質(zhì)上是一個(gè)環(huán)形變壓器，如圖3所示。

圖3：電流探頭等效示意圖當(dāng)探頭夾在被測(cè)導(dǎo)線上時(shí)，被測(cè)導(dǎo)線其實(shí)相當(dāng)于變壓器的初級(jí)繞組，而探頭的繞組是次級(jí)繞組。當(dāng)導(dǎo)線（初級(jí)線圈）中通過(guò)電流時(shí)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，由該磁場(chǎng)所產(chǎn)生的磁力線會(huì)集中在電流探頭內(nèi)部的環(huán)形磁芯中循環(huán)流動(dòng)，根據(jù)法拉第定律，磁芯中流動(dòng)的磁場(chǎng)會(huì)在次級(jí)線圈上感應(yīng)到電動(dòng)勢(shì)Vind，Vind在頻譜儀內(nèi)部Zin(50Ω)上產(chǎn)生頻率范圍內(nèi)的噪聲電流。圖4為電流探頭端接50Ω示意圖。

圖4：電流探頭端接頻譜50Ω阻抗知道原理后，我們就可以利用磁環(huán)和線圈自制簡(jiǎn)易的電流鉗進(jìn)行測(cè)試。圖5為自制探頭。

圖5自制簡(jiǎn)易電流探頭觸類旁通，當(dāng)使用環(huán)形探頭測(cè)試磁場(chǎng)噪聲時(shí)，可在環(huán)形探頭上增加磁環(huán)，由于磁環(huán)的磁芯材料擁有高磁導(dǎo)率的特性，被測(cè)線束上噪聲電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)大部分都在磁環(huán)中流動(dòng)，而不是發(fā)散到空氣中，互感原理，穿透過(guò)環(huán)形探頭的磁通量將被增強(qiáng)，根據(jù)法拉第定律，我們知道環(huán)形探頭上感應(yīng)到的磁通量越多，頻譜儀端50Ω阻抗上感應(yīng)到的電動(dòng)勢(shì)也就越大，被測(cè)噪聲幅值將提高，測(cè)試結(jié)果更準(zhǔn)確。如圖6所示。

圖6用磁環(huán)提高環(huán)形探頭測(cè)試的靈敏度對(duì)于系統(tǒng)級(jí)的設(shè)備來(lái)說(shuō)，機(jī)器內(nèi)部不同功能模塊之間的連接的信號(hào)線和電源線較多，要使用頻譜儀和近場(chǎng)探頭來(lái)精確具體的噪聲源和耦合路徑較為困難，此時(shí)就可使用上述環(huán)形近場(chǎng)探頭與磁環(huán)搭配的裝置進(jìn)行測(cè)試。

編輯：黃飛