羅氏探頭測量誤差的原因及解決方法

脈沖電流測試有幾個非常關(guān)鍵的詞-方便-安全-正確。從使用上用戶需要方便，不能太麻煩的拆裝，太費時費力的測試效率太低，比如閉環(huán)的霍爾探頭拆裝就是一個非?？简烍w力的活，羅氏探頭是快插式閉環(huán)，可以完全不改變電路的情況下，直接穿線測試電流！

另外功率電子的特點就是高壓，大電流，強(qiáng)磁場環(huán)境，測試不能保證安全，所有的方便和精度都無從談起，所以浮地絕緣的測量非常非常重要，羅氏探頭最大隔離電壓達(dá)到10KV，電池供電，非接入式實際隔離測量，應(yīng)付99%的應(yīng)用是妥妥的安全感；

前面所提到的方便和安全只是做測試的基本要求，對于做實驗來講，最終的結(jié)果是想拿到數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)或波形，所以數(shù)據(jù)正確是電流測試的最根本需求！

從探頭規(guī)格書所展示的精度，通常都非常保守，定規(guī)在+/-2%,線性度通常為+/-0.05%，某些品牌探頭還允許用戶進(jìn)行零點調(diào)整-ZERO ADJ來修正測試精度，比如IWATSU的SS系列羅氏探頭全都支持調(diào)零功能。

實際上，我們跟用戶的交流中發(fā)現(xiàn)，工程師通常對探頭的規(guī)格書精度都比較了解，大部份使用精度都在1%左右，但也有特例使用時會有些情況下發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)會超過規(guī)格書范圍，甚至達(dá)到5%左右，除了探頭確實損壞外，一般通常有以下幾個方面的原因造成，下面我們就花點時間來叨叨羅氏探頭誤差的這些事：

1、大量程探頭測量小幅值信號：比如用6000A量程的探頭測量60A左右的電流信號，量程/實際信號比達(dá)到了100：1，這樣會產(chǎn)生非常大的量化誤差及示波器無法對過小信號進(jìn)行正確解析導(dǎo)致！比如IWATSU SS-627的電流量程為3000A，其伏安比為2mv/A，假設(shè)我們用SS-627去測量30A的電流，即示波器實際獲得的信號僅為2mV*30=600mV，大家使用示波器時會發(fā)現(xiàn)示波器測量紋波非常難，對于羅氏探頭的使用是同樣的道理。

所以建議工程師們選擇探頭時，應(yīng)考慮量程適當(dāng)性及經(jīng)濟(jì)性，建議實際量程應(yīng)約為測量值3倍左右或以內(nèi)。

2、錯誤的使用方法：我們發(fā)現(xiàn)有部份用戶因為對探頭的了解比較少，所以使用羅氏探頭時，使用了錯誤的過線方法，導(dǎo)致人為出現(xiàn)了測試誤差。為了說明這個問題，我們來建立一個實驗，使用100A的脈沖電流分別通過羅氏探頭的3個不同區(qū)域，通過數(shù)據(jù)來確認(rèn)一下誤差的區(qū)別！實際數(shù)據(jù)顯示，在3號區(qū)域時，誤差達(dá)到6%！

產(chǎn)生誤差的原因是因為3號區(qū)域為線圈閉合的連接處，這個位置的感應(yīng)線圈實際形成了空隙，不能對被測電流所產(chǎn)生的磁通量完全捕獲，漏磁產(chǎn)生了，誤差自然也就產(chǎn)生了！

將被測電流線以三種不同的方式通過羅氏探頭SS-284A的線圈位置！

示波器顯示1，2號區(qū)域電流值分別為99.7A及101A，誤差在1%內(nèi)；但3號區(qū)域的電流值達(dá)到了106A，誤差達(dá)到6%，所以實際上我們應(yīng)該避免在3號區(qū)域進(jìn)行測試。

3、低頻截止頻率帶來的時間的延時誤差：羅氏探頭通常是用來測量脈沖或高頻交流信號，信號的Trise和Tfall時間通常非常重要，但實際上非常多的工程師發(fā)現(xiàn)使用羅氏探頭在測量不同脈寬信號時反映出波形誤差非常明顯，出現(xiàn)“負(fù)電流”的情況，一時找不到實際測試的好案例（客戶數(shù)據(jù)不方便發(fā)表），那我們以一個方波來驗證不同型號探頭的實際參數(shù)。

從上圖看，實際波形在不同型號探頭呈現(xiàn)不同的測試數(shù)據(jù)，這是為什么？

原因是所有以互感方式得到電流波形的傳感器都會有的一個特點-下降特性（Droopping），下降特性是指脈沖波形上升至頂部，經(jīng)過一定時間后的衰減量，通常用%/mS表示，如1mS后的衰減量為5%，會表示為Droopping=5%/mS.

影響這個指標(biāo)的關(guān)鍵原因是羅氏探頭的低頻截止頻率，通常我們希望羅氏探頭的帶寬越高越好，但不太關(guān)心低頻截止頻率，這樣選型就會導(dǎo)致后面測量脈寬比較寬的波形時，出現(xiàn)嚴(yán)重的下降特性！

關(guān)于為何羅氏探頭測量高頻電流會出現(xiàn)誤差，您了解到了嗎？如您還有其他使用問題歡迎登錄普科電子。

審核編輯：湯梓紅