電流探頭是根據(jù)法拉第原理設(shè)計(jì)的用來測量導(dǎo)線中干擾電流信號的磁環(huán),本質(zhì)上是一個匝數(shù)為1的變壓器,使用電流能夠測量流經(jīng)導(dǎo)線的電流大小,電流探頭分為AC/DC電流探頭以及AC電流探頭,前者可以測量直流電流的大小,后者只能測量交流電流的大小。
主要功能
流以導(dǎo)線的電流會導(dǎo)致在導(dǎo)線周圍菜成電磁通量場。電流探頭是為傳感這個磁通量場的場強(qiáng)而設(shè)計(jì)的,并把它轉(zhuǎn)換成電壓,以使用示波器進(jìn)行測量,使用示波器查看和分析電流波形。在與示波器的電壓測量功能相結(jié)合使用時,電流探頭還可以進(jìn)行各種測量,根據(jù)示波器的波形數(shù)字運(yùn)算功能,這些測量可以包括瞬時功率,真實(shí)功率,視在功率和相位。
示波器的電流探頭基本上分成兩類:AC電流探頭和AC/DC電流探頭,AC電流探頭通常是無源探頭,AC/DC電流探頭通常是有源探頭,這兩種類型都采用相同的轉(zhuǎn)換原理,就是感應(yīng)導(dǎo)線中電流(AC).
要進(jìn)行轉(zhuǎn)換,必須先有電流流經(jīng)導(dǎo)線,根據(jù)電流流動的幅度和方向構(gòu)建消除磁通量場,在這個場中放一個線圈時,變化的磁通量場會通過簡單的轉(zhuǎn)換操作,在線圈中引起電壓,這種轉(zhuǎn)換損人和是AC電流探頭的基本。
AC電流探頭頭部實(shí)際就是一個線圈,在這個線圈纏在磁芯上,當(dāng)這個探頭頭部保持在所選方向及接近承載AC電流的導(dǎo)線時,探頭會輸出一個線性電壓,這一電壓與導(dǎo)線中電壓的比例有關(guān),這種電壓可以在示波器上顯示為電流刻度的波形
AC電流探頭的帶寬取決于探頭線圈和設(shè)計(jì)和其它因素,帶寬可以高達(dá)1 GHz。但是,比較典型的帶寬低于100MHz。
在任何情況下,AC電流探頭還有一個低頻截止點(diǎn),這包括直流(DC),直流不會引起變化的磁通量場,因此不會引起轉(zhuǎn)換動作,另外在非常接近DC的頻率上,磁通量場變化速度不足以能夠?qū)崿F(xiàn)變換動作,但是,可以在探頭帶寬范圍內(nèi)產(chǎn)生轉(zhuǎn)換動作,進(jìn)行衡量輸出,另外,根據(jù)探頭線圈的設(shè)計(jì),帶寬的低頻可能會低達(dá)到 0.5 Hz 或 1.2 kHz。
對帶寬始于DC附近的探頭,檢測DC,得到帶寬從DC開始,擴(kuò)展到規(guī)定頻率上限3DB點(diǎn)的AC/DC探頭,這類探頭至少要求一個電源,根據(jù)探頭設(shè)計(jì),還可能會要求電流探頭放大器以組合和調(diào)節(jié)AC和DC電平,提供單一的輸出波形。
從本質(zhì)上來看,電流探頭的工作方式類似于轉(zhuǎn)換器,傳感的電流導(dǎo)線是一圏線圈,來自這個單線圈的電流會轉(zhuǎn)換成與線圈比率的多線圈探頭輸出電壓,同時,探頭的阻抗作為串聯(lián)插入阻抗轉(zhuǎn)換回到導(dǎo)線上,大多數(shù)情況下,電流探頭插入阻抗很小,產(chǎn)生的負(fù)載可以忽略不計(jì)。
電流探頭有兩種形式,一種特定的探頭類型,稱為分芯探頭,這類探頭的線圈放在U型芯上,他帶有鐵氧滑塊,滑塊蓋住U形頂部,這類探頭的優(yōu)點(diǎn)在于,鐵氧體滑塊可以收縮,使得探頭能夠方便的卡在測量電流的導(dǎo)線上,在測量完成時,必須斷開被測導(dǎo)線,在導(dǎo)線穿過轉(zhuǎn)換器,然后重新把導(dǎo)線連接在電路上,才能安裝這些轉(zhuǎn)換器,實(shí)芯探頭的主要優(yōu)勢是它們體積很小,提供快的頻響,可以測量快速、低幅度電流脈沖和AC信號,分芯電流探頭是很常用的探頭類型,其分為AC型和AC/DC型。