示波器电流探头和电流互感器在功能、原理、应用及特性上存在一定的区别
示波器电流探头:
功能:将流经导线的电流大小转换为电压信号,以供示波器进行观测和分析。
原理:基于法拉第原理设计,通过电流在导线周围产生的磁场感应来测量电流。具体实现上,分为磁性、电阻性和电感性三种类型,每种类型都有其特定的测量原理。
电流互感器:
功能:将一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量,同时起到电流变换和电气隔离作用。
原理:基于电磁感应原理,通过一次绕组(主线圈)和二次绕组(从线圈)之间的电磁感应来测量电流。一次绕组匝数很少,串在需要测量的电流的线路中;二次绕组匝数比较多,串接在测量仪表和保护回路中。 探头能够将捕捉到的电信号进行适当的放大处理,并通过示波器屏幕显示出来,能够直观地观察和分析信号波形。超声波探头
有源探头的低负载是常被忽视的优势。每当探头与目标发生接触时,探头变成它所测量的电路的一部分。探头与电路之间的这种紧密接触效应称为探头负载。负载越大,对被测信号带来的探头干扰就越多。探头制造商对探头的输入电阻和电容做出了规定。典型的 500 MHz 无源探头为并联 10 MΩ,电容 9.5 pf;而典型的 1 GHz 有源探头为并联 1 MΩ,电容 1 pf。在直流中,对于被测电路而言,无源探头看起来像是一个 10 MΩ 的对地阻抗,而有源探头将为 1 MΩ。两者都是非常大的阻抗,这意味着在低频率信号上没有明显的影响。在较高频率下,探头电容将会对被测电路产生不利影响。例如, 在 75 MHz 的频率下,无源探头电容将呈现 150 Ω 的对地阻抗,而有源探头电容将呈现2.5 KΩ 的对地阻抗。有源探头的较小电容将导致 10 kHz 以上交流信号含量的负载较无源探头少。差分探头当成单端探头柔性电流探头通常基于霍尔效应原理工作,利用霍尔传感器来测量导线周围的磁场,进而计算出流过导线的电流。
示波器电流探头的环路补偿原理是为了纠正电流探头在高频测量中可能产生的相位移和幅度误差。
环路补偿的原理相位校正:环路补偿主要针对的是探头信号传输中的时间延迟问题。由于探头本身的电路特性和传输介质的影响,信号在传输过程中会存在一定的时间延迟。通过测量和分析这个时间延迟,可以对探头进行补偿,以消除时间误差,保证测量的准确性。
幅度校正:除了相位校正外,环路补偿还可能包括幅度校正。这是因为探头的电路特性可能导致信号的幅度衰减或增益,通过调整探头的电路参数,可以消除这种幅度误差。
差分探头以其抗干扰能力强、时序定位精确、高速传输能力、有效抑制EMI、高精度、易于使用、保持信号波形完整和提高信噪比等优势,在现代电子测试领域中发挥着重要作用。
差分探头主要用于观测差分信号:差分信号是相互参考、而不是以地作为参考点的信号。普通的单端探头也可以测量差分信号,但得到的信号与实际信号相差很大,有可能出现“地弹”现象。
示波器探头对测量结果的准确性以及正确性至关重要,它是连接被测电路与示波器输入端的电子部件。较简单的探头是连接被测电路与电子示波器输入端的一根导线,复杂的探头由阻容元件和有源器件组成。简单的探头没有采取屏蔽措施很容易受到外界电磁场的干扰,而且本身等效电容较大,造成被测电路的负载增加,使被测信号失真。 许多柔性电流探头易于校准,以确保测量的准确性。
示波器电流探头测量电子设备的电流的过程:
准备阶段:
确定测量需求:首先,需要明确测量需求,包括测量的电流范围、精度要求、波形类型等。这将有助于选择合适的示波器和电流探头,以及设置合适的示波器参数。
选择合适的示波器和电流探头:根据测量需求,选择合适的示波器和电流探头。示波器的选择应考虑其带宽、采样率、垂直分辨率等性能指标;而电流探头的选择则应根据被测电流的大小和类型来确定。
差分探头主要用于观测差分信号:差分信号是相互参考、而不是以地作为参考点的信号。普通的单端探头也可以测量差分信号,但得到的信号与实际信号相差很大,有可能出现“地弹”现象。 在电气系统维护和故障诊断中,柔性电流探头用于测量电缆和电路板上的电流。交流柔性电流探头
适用于电源、半导体器件、逆电器/转换器、电子镇流装置等领域的高频电流数据的测量与分析。超声波探头
示波器电流探头的作用
测量电流:示波器电流探头能够测量电子在导线内运动时生成的磁场,通过特定的转换机制,将导线周围的磁通场转换成线性电压输出,使得电流的大小可以在示波器或其他测量仪器上直接显示和分析。
提供精确测量:通过把导线完全绕在探头磁芯上(分芯和实芯),可以精确地测量磁通场,进而获得精确的电流值。分芯探头特别方便,因为它们可以夹在导线上,无需断开连接即可进行测量。
提供测量范围:示波器电流探头能够测量从非常低到非常高的任何电流,具有量程范围。 超声波探头