徐州计量级电流传感器发展现状

目前针对复杂电流波形的测量方法一般采用对被测电流的进行分段线性化处理。实际使用的电磁原理的电流传感器主要有电流调制型和电压调制型。在对复杂电流进行测量时，可以对复杂电流进行傅里叶分解，在保证精度的基础上，忽略分解后的部分高次谐波，当电压型调制的传感器的激励频率远大于保留下来的高次谐波的频率，可以对被测复杂波形做分段线性化处理，然后可以测量复杂电流波形。电压调制型电流传感器不能对电流变化剧烈的复杂电流波形进行准确的测量。因为此时激励电压的频率不容易做到远远的大于被测电流分解后的保留谐波的频率。当被测电流的在极短的时间中变化的很大的值，即被测电流具有很高的高频分量时，电压调制型电流往往不能使用。另一方面，若被测电流波形中的较大值和较小值得差距很大，此时就不能既保证对小电流的测量精度，保证对较大电流的测量准确性，所以在测量的复杂电流的波形时，电压调制型电流传感器并不是适用于各种场合。尽管分流器被设计为按照精确的比例分配电流，但实际应用中可能会存在一定的误差。徐州计量级电流传感器发展现状

直流特性测试实验参考《测量用电流互感器检定规程》，依据图 5－1 所示实验方案 进行新型交直流传感器直流性能测试[62]。直流特性测试过程中，由于直流电流源输出直流电流为 10 A，因此采用等安匝方法施加直流电流。实验时， 升流器输出交流为 0 ， 一次交流回路断开，且受传感器内径尺寸及直流绕组匝数限制， 直流电流测量上限只是为 300A ，在 0~300A 直流电流范围内。横坐标为等效一次标准直流值大小，纵坐标为 0~300A 范围内新型交直流 电流传感器直流比例误差。其中红色曲线为 0.05 级直流电流互感器比例误差限值曲线， 黑色曲线为正行程直流比例误差曲线， 蓝色曲线为反行程直流比例误差曲线。珠海如电流传感器通过持续振荡的激励磁场，磁通门传感器有效地降低了被测导体中的磁滞效应。

当一次侧存在直流分量时，传统交流电流互感器计量失准。当一次侧存在交流分量时，传统直流电流互感器铁芯激磁状态受到影响，终导致直流计量失准。已有方案中基于自激振荡磁通门技术的电流传感器，并未对交直流同时测量时交直流电流互感器性能进行测试[9,15]。目前也缺乏对交直流电流互感器校验的相关章程，因此试验时结合等44安匝方法，通过同时输入交流电流和直流电流、且直流分量占比可调的方式，测试交直流下新型交直流电流互感器直流测量性能、交流测量性能。

霍尔效应是指当一个载流子（如电子或空穴）通过一段具有电流的导电材料时，如果该导电材料处于一个垂直于电流方向的磁场中，会在该材料上产生一种电压差。这个电压差被称为霍尔电压，其大小与电流、磁场以及导电材料的特性有关。 基于霍尔效应的原理，可以制造霍尔元件，如霍尔传感器，用来测量磁场强度、电流等物理量。典型的霍尔传感器包括霍尔元件、放大器和输出接口等组件。当霍尔元件处于磁场中，载流子在材料内运动，受磁场力的作用，产生一侧电势高于另一侧的现象，形成霍尔电压。通过霍尔传感器的放大器，可以将微弱的霍尔电压放大成可测量的电压信号。输出接口可以将信号传递给测量仪器或控制系统进行进一步处理。 霍尔原理的优势在于其非接触式测量和高灵敏度。由于霍尔传感器内部实际上没有电流通过，因此不存在耗损和磨损的问题，具有较长的使用寿命和稳定性。此外，霍尔传感器对于小信号的测量也具有较高的灵敏度。 基于霍尔原理的应用包括磁场测量、电流检测、位置和速度测量等，在自动化、汽车、电子设备等领域都得到广泛应用。抗电磁干扰：由于磁通门传感器是通过测量磁通量来间接测量电流的，因此它可以抵抗电磁干扰的影响。

根据自激振荡磁通门传感器线性度设计原则设计饱和阈值电流 Ith，激磁电流峰值 Im 以满足 Im>>Ith 。其中零磁通交直流检测器由比较放大器 U1 供电，因此需要考虑比较放 大器 U1 的带载能力及 U1 的各项性能参数对自激振荡磁通门传感器测量精度的影响。选 择高精密运算放大器 OP27G，为双电源供电，供电电压大为±15 V，带 100  欧负载 下，输出电流可达 40 mA，属于大电流输出型运算放大器。同时 OP27G 运算放大器具 有频带宽，噪声小的特点，其输入失调电流小于 35 nA，单位增益带宽积为 8 MHz，当 测量低于 10 Hz 的低频信号，其电路噪声峰值小于 80 nVp-p。温度变化和电气噪声可能是影响分流器精度的主要因素。嘉兴LEM电流传感器案例

用于直流电流精密测量的直流比较仪结构以及交直流精密测量的交直流电流比较仪结构也是在此基础上发展而来。徐州计量级电流传感器发展现状

电流精密测量研究一直以来都是计量领域的重点研究方向之一。测量电流基本的原理是法拉第电磁感应原理，由此发展出电流互感器。而研究发现电流互感器正常工作时，需要励磁电流对主铁芯进行磁化，而铁芯磁化曲线具有非线性特征，因此励磁电流也表现出非线性特征。非线性励磁电流为电流互感器误差的根本原因。一开始基于电流互感器结构对交流精密测量提出改进措施的是南斯拉夫尼古拉特斯拉（Insititue Nikola Tesla）研究所，其结合指零仪提出交流比较仪结构，通过外加电流源对励磁电流进行补偿，使得一二次安匝平衡，然后完成电流互感器精度的提升，其研究成果用于电流互感器的计量性能测试。1950 年之后，加拿大学者 N.L.Kuster 等，通过对原有比较仪结 构参数进行优化，研制出了比例精度高于0.1ppm 的交流比较仪。随后1964 年，N.L.Kuster 和 W.J.M.Moore 在原有交流比较仪结构的基础上，将其与传统电磁式电流互 感器结构结合，提出了补偿式电流比较仪概念，所研制的宽量程补偿式交流比较仪在 5A 至1200A量程内，比例精度达到 5ppm。徐州计量级电流传感器发展现状