振動噪聲抑制和電磁兼容控制都可以按照“源-路徑-設備”的思路開展。從降低激勵源或干擾源幅值、增加傳遞或耦合路徑的阻尼、保護敏感設備三個方面下手，按照從易到難的原則，攻破各個山頭。對激勵源或干擾源進行頻譜、功率譜等特征分析，需要采集源頭信號。諸如電壓、電流等信號相對幅值較大，相對比較容易采集; ，需要高精設備采集處理。在這樣的思路下，接下來PRBTEK針對大家經(jīng)常疑惑的“交直流電流采集區(qū)別”問題給大家分享：

在進行NVH激勵源或電磁兼容干擾源分析時，我們經(jīng)常使用“羅哥”羅氏線圈測量相交流電流信號，這源于羅氏線圈的顯著優(yōu)點：可直接套在被測導體上測量交流電流，對被測導體、尺寸無特殊要求;無需拆裝原有電路結(jié)構(gòu);可進行較寬頻率范圍內(nèi)的交流電流測量，具有較快的瞬間反應能力。查看產(chǎn)品用戶手冊和工程實際發(fā)現(xiàn)，可發(fā)現(xiàn)羅氏線圈并不能測量直流電流信號;其實不僅僅是直流信號，低頻交流信號(<2Hz)羅氏線圈也因存在較大的衰減和相位延遲也無法準確測量。

有果必有因，“羅哥”羅氏線圈一套也不便宜，為什么這個功能無法實現(xiàn)呢?這篇文章就讓我們扒一扒“羅哥”羅氏線圈的那些事。

電流傳感器有多種分類方法：從電流類型上有直流與交流，大電流與微小電流，非脈沖電流和脈沖電流等;從反饋形式上有開環(huán)和閉環(huán)傳感器。林林總總，萬變不離其宗，本文先講解電流測量最基礎的法拉第電磁感應定律和霍爾效應，依據(jù)法拉第電磁感應定律可以生產(chǎn)交流鉗形表，依據(jù)霍爾效應可以生產(chǎn)交直流鉗形表;然后通過對比不同種類的鉗形表，掌握理解不同電流測量方法的優(yōu)缺點，給出“羅哥”不能測量直流電流的原因，對電流測量方法有個全面的認識。

1. 法拉第電磁感應定律

法拉第電磁感應定律的發(fā)現(xiàn)基于法拉第于1831年所作的實驗。實驗發(fā)現(xiàn)只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會有電流產(chǎn)生，這種現(xiàn)象稱為電磁感應現(xiàn)象。法拉第偉大之處在于將電和磁聯(lián)系在一起，揭示了它們之間的關(guān)系，把我們帶入“電生磁、磁生電”的電磁世界。

在電磁感應現(xiàn)象里，既然閉合電路里有感應電流，那么這個電路中也必定有感應電動勢。感應電動勢又分為動生電動勢和感生電動勢兩種：動生電動勢是因為導體自身在磁場中做切割磁感線運動而產(chǎn)生的感應電動勢，電機旋轉(zhuǎn)時氣隙磁場切割定子繞組，所以繞組兩端存在感應電動勢;感生電動勢是因為穿過閉合線圈的磁場強度發(fā)生變化而產(chǎn)生的感應電動勢，變壓器就是利用感生電動勢的產(chǎn)生，實現(xiàn)高壓側(cè)和低壓側(cè)之間的能量傳輸。

交流電流測量原理可以類比變壓器，也是利用的感生電動勢。理想情況下，忽略繞組電阻、繞組電容、漏磁通和鐵芯非線性等因素的影響，高低壓兩側(cè)電動勢和和電流滿足下圖關(guān)系：

2. 霍爾效應

霍爾效應是由美國物理學家霍爾于1879年研究金屬導電機制時發(fā)現(xiàn)的。當電流垂直于外磁場通過半導體時，磁場會對導體中運動的電子產(chǎn)生垂直運動方向上的作用力(即洛倫茲力);在該力作用下載流子運動軌跡發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在垂直于電流和磁場的半導體兩端產(chǎn)生電勢差，這一現(xiàn)象就是霍爾效應，這個電勢差也被稱為霍爾電勢差。

上圖中，帶電電子在磁場作用下在器件的兩個側(cè)面出現(xiàn)了穩(wěn)定的電荷堆積從而形成橫向電場，最終效果是洛倫茲力和電場力相等，達到動態(tài)平衡，其中兩側(cè)電壓差(電場強度)和磁感應強度成正比關(guān)系。

3. 交流鉗形表

法拉第電磁感應定律利用“變化的電場產(chǎn)生變化的磁場、變化的磁場產(chǎn)生變化電場”原理，兩側(cè)電壓和電流呈固定的比例關(guān)系。由于直流電流無法產(chǎn)生變化磁場，因而無法在二次側(cè)產(chǎn)生感生電動勢;因而，包括羅氏線圈在內(nèi)的采用電磁式電流互感器制作的鉗形表，只能測量交流電流，不能測量直流電流。

下面是利用法拉第電磁感應定律制造的鉗表，將線圈套在被測交流電流上，則在二次側(cè)可以獲得一個與導體電流成比例的電流，進而通過調(diào)理、放大等處理，可直接顯示數(shù)據(jù)或送至示波器顯示處理。

4. 直流鉗形表

霍爾效應實質(zhì)是指磁場會對帶電粒子產(chǎn)生作用力，由于不管直流還是交流只要有電流就會有磁場產(chǎn)生，因此利用該效應即可同時測量交流和直流?；魻栯娏鱾鞲衅靼凑辗答佇问椒譃殚_環(huán)式和閉環(huán)式兩種，兩者基本原理類似，差別類似于電機轉(zhuǎn)速開環(huán)和閉環(huán)控制，下面分別對其進行說明。

A.開環(huán)式霍爾電流傳感器

開環(huán)式霍爾電流傳感器又可稱為直放式霍爾電流傳感器或直檢式霍爾電流傳感器。開環(huán)式霍爾電流傳感器的原理框圖如下所示：

開環(huán)式霍爾電流傳感器由磁芯、霍爾元件和調(diào)理顯示三部分構(gòu)成。

將霍爾元件放置于磁芯設計的開口氣隙處，為便于顯示，上圖將該氣隙畫的很大。此時，若導線中流經(jīng)電流i,由于磁芯磁導遠大于空氣磁導，磁力線被“吸引”到磁芯中去，也就會集聚到氣隙處。

B.閉環(huán)式霍爾電流傳感器

閉環(huán)式霍爾電流傳感器也可稱零磁通霍爾電流傳感器、零磁通互感器、磁平衡式霍爾電流傳感器等。閉環(huán)式霍爾電流傳感器的原理框圖如下所示：

如上圖，閉環(huán)式霍爾電流傳感器包括磁芯、霍爾元件、反饋線圈和調(diào)理顯示三部分構(gòu)成。通過與開環(huán)式對比，可發(fā)現(xiàn)閉環(huán)式多了反饋線圈繞組。調(diào)理顯示電路處理霍爾元件的輸出，然后生成補償電流，補償電流與原邊電流在磁芯中產(chǎn)生的磁場等大反向，通過負反饋維持氣隙處的磁場平衡。

理想情況下，氣隙處維持零磁通，保持磁平衡。上述平衡過程是在非常短的時間內(nèi)完成的，反應時間決定著該傳感器能夠測量的最高頻率電流。

C.開環(huán)和閉環(huán)式霍爾電流傳感器對比

通過上面的分析，我們可知閉環(huán)式霍爾電流傳感器氣隙處的磁場保持在零附近，變化幅度非常小，這兩個特點對電流的測量十分有利。

上文只是講解電流測試最基本原理，真正實施還有其它因素需要考慮。

首先，為與AD采樣芯片匹配，電流原始信號需要調(diào)理放大;其次，變頻輸出電流含有豐富的PWM諧波信號，需要設計低通濾波回路;再次，電磁本身是“看不見、摸不著”的東西，需要考慮漏磁通和電磁兼容特性。

上面任何一個方面存在短板，濾波參數(shù)是否匹配、漏磁通是否嚴格控制、抗干擾能力強不強等，都會影響產(chǎn)品的最終性能。小小的傳感器，也是國家工業(yè)4.0實力的縮影。

以上內(nèi)容由普科科技prbtek為您分享，如果您在選型/使用過程有什么問題，咨詢普科科技官網(wǎng)。

審核編輯：湯梓紅