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伴隨著(zhù)城市人口和建設規模的擴大，各種用電設備的增多，用電量越來(lái)越大，城市的供電設備經(jīng)常超負荷運轉，用電環(huán)境變得越來(lái)越惡劣，對電源的“考驗”越來(lái)越嚴重。據統計，每天，用電設備都要遭受120次左右各種的電源問(wèn)題的侵擾，電子設備故障的60%來(lái)自電源。因此，電源問(wèn)題的重要性日益凸顯出來(lái)。原先作為配角，資金投入較少的電源越來(lái)越受到廠(chǎng)商和研究人員的重視，電源技術(shù)遂發(fā)展成為一門(mén)嶄新的技術(shù)。 而今，小小的電源設備已經(jīng)融合了越來(lái)越多的新技術(shù)。例如開(kāi)關(guān)電源、硬開(kāi)關(guān)、軟開(kāi)關(guān)、參數穩壓、線(xiàn)性反饋穩壓、磁放大器技術(shù)、數控調壓、PWM、SPWM、電磁兼容等等。實(shí)際需求直接推動(dòng)電源技術(shù)不斷發(fā)展和進(jìn)步，為了自動(dòng)檢測和顯示電流，并在過(guò)流、過(guò)壓等危害情況發(fā)生時(shí)具有自動(dòng)保護功能和更高級的智能控制，具有傳感檢測、傳感采樣、傳感保護的電源技術(shù)漸成趨勢，檢測電流或電壓的傳感器便應運而生并在我國開(kāi)始受到廣大電源設計者的青睞。 霍爾電流傳感器的工作原理 電流傳感器可以測量各種類(lèi)型的電流，從直流電到幾十千赫茲的交流電，其所依據的工作原理主要是霍爾效應原理。（本文下面多以以零磁通閉環(huán)產(chǎn)品原理為例） 當原邊導線(xiàn)經(jīng)過(guò)電流傳感器時(shí)，原邊電流IP會(huì )產(chǎn)生磁力線(xiàn)，原邊磁力線(xiàn)集中在磁芯氣隙周?chē)�，內置在磁芯氣隙中的霍爾電片可產(chǎn)生和原邊磁力線(xiàn)成正比的，大小僅為幾毫伏的感應電壓，通過(guò)后續電子電路可把這個(gè)微小的信號轉變成副邊電流IS，并存在以下關(guān)系式： IS* NS= IP*NP 其中，IS—副邊電流； IP—原邊電流； NP—原邊線(xiàn)圈匝數； NS—副邊線(xiàn)圈匝數； NP/NS—匝數比，一般取NP=1。 提高測量精度的方法 除了安裝接線(xiàn)、即時(shí)標定校準、注意傳感器的工作環(huán)境外，通過(guò)下述方法還可以提高測量精度： 1、原邊導線(xiàn)應放置于傳感器內孔中心，盡可能不要放偏； 2、原邊導線(xiàn)盡可能完全放滿(mǎn)傳感器內孔，不要留有空隙； 3、需要測量的電流應接近于傳感器的標準額定值IPN，不要相差太大。如條件所限，手頭僅有一個(gè)額定值很高的傳感器，而欲測量的電流值又低于額定值很多，為了提高測量精度，可以把原邊導線(xiàn)多繞幾圈，使之接近額定值。例如當用額定值100A的傳感器去測量10A的電流時(shí)，為提高精度可將原邊導線(xiàn)在傳感器的內孔中心繞十圈（一般情況，NP=1；在內孔中繞一圈，NP=2；……；繞九圈，NP=10，則NP×10A=100A與傳感器的額定值相等，從而可提高精度）； 4、當欲測量的電流值為IPN/10的時(shí)，在25℃仍然可以有較高的精度。 傳感器的抗干擾性 �。�1）電磁場(chǎng) 霍爾效應電流傳感器，利用了原邊導線(xiàn)的電磁場(chǎng)原理。因此下列因素直接影響傳感器是否受外部電磁場(chǎng)干擾。 �。�2）傳感器附近的外部電流大小及電流頻率是否變化； �。�3）外部導線(xiàn)與傳感器的距離、外部導線(xiàn)的形狀、位置和傳感器內霍爾電極的位置； �。�4）安裝傳感器所使用的材料有無(wú)磁性； �。�5）所使用的電流傳感器是否屏蔽； 電源技術(shù)發(fā)展到今天，已融合了電子、功率集成、自動(dòng)控制、材料、傳感、計算機、電磁兼容、熱工等諸多技術(shù)領(lǐng)域的精華，我們有理由相信，在21世紀的電源技術(shù)中，傳感器也將發(fā)揮著(zhù)至關(guān)重要的作用，所以對電流傳感器的應用和設計開(kāi)發(fā)，傳感器工作者應該給予足夠重視。 霍爾電流傳感器因其型號多，量程寬（電流5~10000A；電壓5~5000V）、高精度、靈敏度高、線(xiàn)性度好、規范、易安裝、抗干擾能力強、質(zhì)量可靠、平均無(wú)故障時(shí)間MTBF長(cháng)等優(yōu)點(diǎn)，在各個(gè)領(lǐng)域特別是在機車(chē)牽引和工業(yè)應用領(lǐng)域中值得用戶(hù)信賴(lài)。（維庫電子網(wǎng)） 分析如何合理選擇傳感器 現代傳感器在原理與結構上千差萬(wàn)別，如何根據具體的測量目的、測量對象以及測量環(huán)境合理地選用傳感器，是在進(jìn)行某個(gè)量的測量時(shí)首先要解決的問(wèn)題。當傳感器確定之后，與之相配套的測量方法和測量設備也就可以確定了。測量結果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。1、根據測量對象與測量環(huán)境確定傳感器的類(lèi)別 要進(jìn)行一個(gè)具體的測量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因為，即使是測量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據被測量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問(wèn)題：量程的大��；被測位置對傳感器體積的要求；測量方式為接觸式還是非接觸式；信號的引出方法，有線(xiàn)或是非接觸測量；傳感器的來(lái)源，國產(chǎn)還是進(jìn)口，價(jià)格能否承受，還是自行研制。 在考慮上述問(wèn)題之后就能確定選用何種類(lèi)型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標。 2、靈敏度的選擇 通常，在傳感器的線(xiàn)性范圍內，希望傳感器的靈敏度越高越好。因為只有靈敏度高時(shí)，與被測量變化對應的輸出信號的值才比較大，有利于信號處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測量無(wú)關(guān)的外界噪聲也容易混入，也會(huì )被放大系統放大，影響測量精度。因此，要求傳感器本身應具有較高的信噪比，盡員減少從外界引入的廠(chǎng)擾信號。 傳感器的靈敏度是有方向性的。當被測量是單向量，而且對其方向性要求較高，則應選擇其它方向靈敏度小的傳感器；如果被測量是多維向量，則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。 3、頻率響應特性 傳感器的頻率響應特性決定了被測量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內保持不失真的測量條件，實(shí)際上傳感器的響應總有-定延遲，希望延遲時(shí)間越短越好。 傳感器的頻率響應高，可測的信號頻率范圍就寬，而由于受到結構特性的影響，機械系統的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測信號的頻率較低。 在動(dòng)態(tài)測量中，應根據信號的特點(diǎn)（穩態(tài)、瞬態(tài)、隨機等）響應特性，以免產(chǎn)生過(guò)火的誤差。 4、線(xiàn)性范圍 傳感器的線(xiàn)形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講，在此范圍內，靈敏度保持定值。傳感器的線(xiàn)性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測量精度。在選擇傳感器時(shí)，當傳感器的種類(lèi)確定以后首先要看其量程是否滿(mǎn)足要求。 但實(shí)際上，任何傳感器都不能保證絕對的線(xiàn)性，其線(xiàn)性度也是相對的。當所要求測量精度比較低時(shí)，在一定的范圍內，可將非線(xiàn)性誤差較小的傳感器近似看作線(xiàn)性的，這會(huì )給測量帶來(lái)極大的方便。 5、穩定性 傳感器使用一段時(shí)間后，其性能保持不變化的能力稱(chēng)為穩定性。影響傳感器長(cháng)期穩定性的因素除傳感器本身結構外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要使傳感器具有良好的穩定性，傳感器必須要有較強的環(huán)境適應能力。 在選擇傳感器之前，應對其使用環(huán)境進(jìn)行調查，并根據具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當的措施，減小環(huán)境的影響。 傳感器的穩定性有定量指標，在超過(guò)使用期后，在使用前應重新進(jìn)行標定，以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。 在某些要求傳感器能長(cháng)期使用而又不能輕易更換或標定的場(chǎng)合，所選用的傳感器穩定性要求更嚴格，要能夠經(jīng)受住長(cháng)時(shí)間的考驗。 6、精度 精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標，它是關(guān)系到整個(gè)測量系統測量精度的一個(gè)重要環(huán)節。傳感器的精度越高，其價(jià)格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿(mǎn)足整個(gè)測量系統的精度要求就可以，不必選得過(guò)高。這樣就可以在滿(mǎn)足同一測量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡(jiǎn)單的傳感器。 如果測量目的是定性分析的，選用重復精度高的傳感器即可，不宜選用絕對量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測量值，就需選用精度等級能滿(mǎn)足要求的傳感器。 對某些特殊使用場(chǎng)合，無(wú)法選到合適的傳感器，則需自行設計制造傳感器。自制傳感器的性能應滿(mǎn)足使用要求。 |
