電流傳感器的磁調制工作原理詳解

無論測量精度和分辨率，還是穩定性，AnyWay磁調制式電流傳感器比巨磁電阻效應電流傳感器、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定性要求的測量領域，下面我們介紹電流傳感器的磁調制工作原理。

圖1 AnyWay磁調制電流傳感器原理框圖

如圖1，磁調制式直流放大器主要由耦合線圈、補償線圈、調制解調、信號調理、功率放大和狀態監測等幾部分組成。

圖2 矩形磁化曲線

為了獲得高精度高穩定性的產品性能，AnyWay磁調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構尺寸、有相同匝數的激磁繞組、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率盡可能高，同時飽和磁感要低，使鐵芯容易進入高度飽和狀態。接線時將兩線圈的同名端反向聯接， 使調制電路輸出的激勵信號產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生的激勵磁場與由輸入的被測量直流電流產生的磁場在一個鐵芯中方向相同，從而等到加強，并使這個鐵芯迅速進入磁飽和狀況；而在另外一個鐵芯中產生的磁場方向相反，就會互相削弱，從而延遲鐵芯進入飽和狀況，這樣使得兩個激磁繞組中感應的電壓的偶次諧波同相，相加后會得到加強；而在這兩個激磁繞組中感應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，把偶次諧波信號進行調理和功率放大后，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構尺寸和線圈匝數，可使磁調制器具有較好的分辨力和較高靈敏度以及較低的噪聲。為了進一步消除因鐵芯磁性能非線性和離散性以及電磁環境和溫度等因素的影響，提高產品性能和測量精度和穩定度，引入了補償線圈，由功率放大器輸出的電流檢測信號驅動這個補償線圈，使它產生的磁場抵消輸入母線電流產生的磁場，從而消除了鐵芯磁場工作點等問題的影響，這時流過補償線圈的驅動電流與輸入的被測量電流成線性函數關系--等安匝關系，因此流過補償線圈的電流就可以真實地反映母線電流的大小和方向。
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