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電流探頭的作用
點(diǎn)擊次數(shù)：4044 發(fā)布時(shí)間：2017-7-27
電流探頭是根據(jù)法拉第原理設(shè)計(jì)的用來(lái)測(cè)量導(dǎo)線中干擾電流信號(hào)的磁環(huán)，本質(zhì)上是一個(gè)匝數(shù)為1的變壓器。使用電流探頭能夠測(cè)量流經(jīng)導(dǎo)線的電流大小。電流探頭分為AC/DC電流探頭以及AC電流探頭。前者可以測(cè)量直流以及交流電流的大小，后者只可以測(cè)量交流電流的大小。
流經(jīng)導(dǎo)線的電流會(huì)導(dǎo)致在導(dǎo)線周圍形成電磁通量場(chǎng)。電流探頭是為傳感
這個(gè)磁通量場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)而設(shè)計(jì)的，并把它轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓， 以使用示波器進(jìn)行測(cè)量。 這允許使用示波器查看和分析電流波形。在與示波器的電壓測(cè)量功能相結(jié)合使用時(shí)， 電流探頭還允許進(jìn)行各種功率測(cè)量。 根據(jù)示波器的波形數(shù)學(xué)運(yùn)算功能，這些測(cè)量可以包括瞬時(shí)功率、真實(shí)功率、視在功率和相位。
示波器的電流探頭基本上分成兩類：即AC 電流探頭和AC/DC 電流探頭，AC 電流探頭通常是無(wú)源探頭，AC/DC 電流探頭通常是有源探頭。 這兩種類型都采用相同的轉(zhuǎn)換原理就是感應(yīng)導(dǎo)線中的電流(AC)。
要進(jìn)行轉(zhuǎn)換， 必須先有電流流經(jīng)導(dǎo)線， 根據(jù)電流流動(dòng)的幅度和方向構(gòu)建和消除磁通量場(chǎng)。在這個(gè)場(chǎng)中放一個(gè)線圈時(shí)，如上圖所示，變化的磁通量場(chǎng)會(huì)通過(guò)簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)換操作，在線圈中引起電壓。這種轉(zhuǎn)換操作是 AC 電流探頭的基礎(chǔ)。
AC 電流探頭頭部實(shí)際上是一個(gè)線圈， 這個(gè)線圈纏在磁芯上。 當(dāng)這個(gè)探頭頭部保持在方向及接近承載 AC 電流的導(dǎo)線時(shí)，探頭會(huì)輸出一個(gè)線性電壓，這一電壓與導(dǎo)線中電壓的比例是已知的。這種與電流有關(guān)的電壓可以在示波器上顯示為電流刻度的波形
AC 電流探頭的帶寬取決于探頭線圈的設(shè)計(jì)和其它因素。帶寬可以高達(dá)1 GHz。但是，比較典型的帶寬低于100MHz。
在任何情況下，AC 電流探頭還有一個(gè)低頻截止點(diǎn)，這包括直流(DC)， 因?yàn)橹绷鞑粫?huì)引起變化的磁通量場(chǎng)， 因此不會(huì)引起轉(zhuǎn)換動(dòng)作。另外在非常接近DC的頻率上，如0.01 Hz，磁通量場(chǎng)變化速度不足以能夠?qū)崿F(xiàn)變換動(dòng)作。但是，可以在探頭帶寬范圍內(nèi)產(chǎn)生轉(zhuǎn)換動(dòng)作，進(jìn)行衡量的輸出。另外，根據(jù)探頭線圈的設(shè)計(jì)，帶寬的低頻可能會(huì)低達(dá)到 0.5 Hz 或 1.2 kHz。
對(duì)帶寬始于DC 附近的探頭， 可以在探頭設(shè)計(jì)中增加霍爾效應(yīng)設(shè)備，檢測(cè)DC。其結(jié)果是得到帶寬從DC 開(kāi)始、擴(kuò)展到規(guī)定頻率上限 3 dB 點(diǎn)的 AC/DC 探頭。這類探頭至少要求一個(gè)電源，霍爾效應(yīng)設(shè)備進(jìn)行 DC 傳感。根據(jù)探頭設(shè)計(jì)，還可能會(huì)要求電流探頭放大器，以組合和調(diào)節(jié) AC 和 DC 電平，為在示波器上進(jìn)行查看提供單一的輸出波形。
從本質(zhì)上看， 電流探頭的工作方式類似于緊密耦合的轉(zhuǎn)換器。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)操作， 傳感的電流導(dǎo)線是一圈線圈(N1)。來(lái)自這個(gè)單線圈的電流會(huì)轉(zhuǎn)換成與線圈比率成比例(N2/N1)的多線圈(N2)探頭輸出電壓。同時(shí)，探頭的阻抗作為串聯(lián)插入阻抗轉(zhuǎn)換回到導(dǎo)線上。這種插入阻抗與頻率相關(guān)，其1MHz 值一般位于30 - 500M? 的范圍內(nèi)，具體視探頭而定。在大多數(shù)情況下，電流探頭的插入阻抗很小，產(chǎn)生的負(fù)載可以忽略不計(jì)。
電流探頭有兩種形式，一種特定的探頭類型，稱為分芯探頭。這類探頭的線圈放在"U"形芯上， "U"形芯帶有一鐵氧體滑塊，滑塊蓋住 "U" 形頂部。這類探頭的優(yōu)點(diǎn)在于，鐵氧體滑塊可以收縮，使得探頭能夠方便地卡到測(cè)量電流的導(dǎo)線上。在測(cè)量完成時(shí)，滑塊可以收縮，探頭可以移到其它導(dǎo)線上。另外一種電流探頭是實(shí)芯電流轉(zhuǎn)換器。這些電流轉(zhuǎn)換器*繞在被測(cè)導(dǎo)線上。結(jié)果，必須斷開(kāi)被測(cè)導(dǎo)線，把導(dǎo)線穿過(guò)轉(zhuǎn)換器， 然后重新把導(dǎo)線連接到電路上， 才能安裝這些轉(zhuǎn)換器。 實(shí)芯探頭的主要優(yōu)勢(shì)是它們體積非常小， 提供了非常快的頻響，可以測(cè)量快速、低幅度電流脈沖和 AC信號(hào)。到目前為止， 分芯電流探頭是zui常用的探頭類型， 其分為AC 型和AC/DC 型。所以后面的規(guī)格參數(shù)介紹，將以分芯電流探頭為主進(jìn)行介紹。
電流探頭雖然沒(méi)有示波器的電壓探頭那么常見(jiàn)，但是它的作用是其他探頭無(wú)法代替的。它能夠在不破壞導(dǎo)線的情況下測(cè)量流經(jīng)導(dǎo)線的電流。當(dāng)電流探頭與電壓探頭配合使用時(shí)能夠測(cè)試功率、相位等數(shù)據(jù)。這對(duì)于測(cè)試測(cè)量系統(tǒng)來(lái)說(shuō)非常的有用。