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丹尼森斯Danisense通量門(mén)原理
09-03 10:47
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丹尼森斯Danisense磁通量門(mén)原理:

丹尼森斯Danisense磁通門(mén)電流傳感器技術(shù)基于閉環(huán)系統(tǒng),由磁通門(mén)作為磁場(chǎng)探測(cè)器提供動(dòng)力。

所有丹尼森斯Danisense電流傳感器產(chǎn)品均基于磁通門(mén)原理。 參數(shù)如下:

  • 磁通門(mén)原理

  • 出色的線性度:1 至 3ppm

  • 超穩(wěn)定性:偏移與時(shí)間的關(guān)系< 1 ppm/年

  • “ppm級(jí) “精度

  • 電流或電壓輸出類型

  • 非常大且平坦的帶寬

  • 建議用作功率計(jì)的電流探頭

  • 適用于核磁共振成像、J速器

  • 工作溫度范圍擴(kuò)展至 -40oC 至 +85oC

  • 建議用于可再生能源或汽車領(lǐng)域的電流測(cè)量

初級(jí)電流 (Ip) 在環(huán)形線圈中產(chǎn)生的磁場(chǎng)被積分器產(chǎn)生的補(bǔ)償次級(jí)電流 (Is) 抵消。

磁通門(mén)可檢測(cè)磁環(huán)中從直流到低于 100 Hz 的亞 ppm 級(jí)磁場(chǎng),并指示積分器對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償。

在較高頻率下,反饋繞組(Nfb)會(huì)檢測(cè)到環(huán)形磁場(chǎng)中的 ppm 級(jí)磁場(chǎng),并告訴積分器將其補(bǔ)償?shù)簟?/span>

因此,次級(jí)電流 (Is) 與初級(jí)電流 (Ip) 成正比,比例為 Np:Ns

實(shí)現(xiàn)非常精確的測(cè)量

電流測(cè)量技術(shù)有很多種,包括基本的并聯(lián)技術(shù)和霍爾技術(shù)。

從效應(yīng)裝置到更復(fù)雜的系統(tǒng)。 決定因素通常是所需的精度,新興的電子伏特、太陽(yáng)能、牽引和電網(wǎng)應(yīng)用對(duì)精度的要求可高達(dá) 100 ppm,而醫(yī)療核磁共振成像設(shè)備和物理研究所的J速器則要求達(dá)到單位數(shù)字 ppm 的性能。 丹尼森斯Danisense公司正在提供基于磁通門(mén)技術(shù)的直流和交流電流傳感器,其測(cè)量精度可達(dá) 1ppm。

實(shí)現(xiàn)非常精確的測(cè)量

丹尼森斯Danisense專有的磁通門(mén)是一種閉環(huán)補(bǔ)償技術(shù),具有固定激勵(lì)頻率和二次諧波零磁通檢測(cè)功能。 初級(jí)電流在環(huán)形線圈中產(chǎn)生的磁場(chǎng)被積分器產(chǎn)生的補(bǔ)償次級(jí)電流抵消。 磁通門(mén)可檢測(cè)磁環(huán)中從直流到低于 100 Hz 的亞 ppm 級(jí)磁場(chǎng),并告訴積分器對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償。 在較高頻率下,反饋繞組會(huì)檢測(cè)到環(huán)形磁場(chǎng)中的 ppm 級(jí)磁場(chǎng),并再次告訴積分器對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償。 圖 1 比較了電流在正常情況下(紅線)和通過(guò)磁通門(mén)元件時(shí)(藍(lán)線)的表現(xiàn)。 通過(guò)繞在標(biāo)準(zhǔn)磁性材料上的拾取線圈,電流是線性的,直至飽和。 但是,如果磁芯的磁性材料選擇了深飽和度和靈敏度高的材料,圖表就會(huì)發(fā)生變化,顯示出非常明確和可識(shí)別的階躍變化。

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圖 2 是一幅簡(jiǎn)化圖,顯示了施加方形電壓(左圖)產(chǎn)生尖銳正負(fù)信號(hào)的效果,然后如果引入通過(guò)導(dǎo)線導(dǎo)體的初級(jí)直流電流 Ip,就會(huì)產(chǎn)生直流磁場(chǎng),使信號(hào)發(fā)生偏移(右圖)。 最后,采用先進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù),利用二次諧波提取新信號(hào)的值,從而測(cè)量導(dǎo)體中的電流及其直流電流值。 這就是基本的 FluxGate(或零流量)技術(shù)。 (這可以用一個(gè)額外的交流反饋繞組來(lái)補(bǔ)充,以擴(kuò)大交流電流測(cè)量的頻率范圍)。

簡(jiǎn)單的單磁通門(mén)結(jié)構(gòu)和磁芯可提供精確的直流和低頻交流測(cè)量,但帶寬非常低,因此不適合全帶寬交流測(cè)量。

此外,溫度和其他環(huán)境條件的影響意味著磁場(chǎng)可能會(huì)漂移。 有些制造商使用電子補(bǔ)償電路,這不僅增加了成本和復(fù)雜性,還容易造成誤差。 相比之下,丹尼森斯Danisense公司采用了雙平衡

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磁通門(mén)結(jié)構(gòu)采用兩個(gè)相對(duì)的磁芯,概念類似于惠斯通電橋。 這提供了自然補(bǔ)償,消除了任何漂移的影響。 方框圖見(jiàn)圖 3a,簡(jiǎn)化信號(hào)圖見(jiàn)圖 3b。 然而,為了使兩個(gè) Fluxgate 元件相互平衡,它們必須完全匹配。

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丹尼森斯Danisense的主要產(chǎn)品系列是 DS 系列裝置,產(chǎn)品電流范圍為 200-10,000A (DS200 – DR10000)。 設(shè)備具有出色的線性度(0 至 FS),偏移穩(wěn)定性小于 0.1ppm/月,帶寬平坦(DC 至 ~ 數(shù)百 kHz)。 交流測(cè)量的相移處于行業(yè)L先水平(見(jiàn)圖 4),同時(shí)提供電流輸出和電壓輸出型號(hào)。 鋁制外殼可抵御電磁和共模噪聲(dv/dt)。

新型 PCB 安裝式電流傳感器

最近,丹尼森斯Danisense公司推出了超穩(wěn)定、高精度的DP 系列 PCB 安裝式電流傳感器,用于高達(dá) 72A 的隔離直流和交流電流測(cè)量。 這款緊湊型設(shè)備的占地面積為 64.9 x 60 毫米,高度為 32 毫米,重量?jī)H為 250 克,適用于 1U 電源和其他空間有限的應(yīng)用。

DP 系列 PCB 安裝式電流傳感器采用丹尼森斯Danisense閉環(huán)補(bǔ)償磁通門(mén)技術(shù),提供固定激勵(lì)頻率和二次諧波零磁通量檢測(cè),具有同類好的精度和穩(wěn)定性。 通過(guò) PCB 布局,器件可編程為 12.5A、25A 或 50A 電流。 其應(yīng)用包括用于粒子J速器、穩(wěn)定電源、精密驅(qū)動(dòng)器、電池測(cè)試和評(píng)估系統(tǒng)、功率測(cè)量和功率分析的 MPS。

摘要

通過(guò)將復(fù)雜的磁性能與先進(jìn)的電子技術(shù)相結(jié)合,丹尼森斯Danisense公司可提供高效、精確的解決方案,滿足全球高要求行業(yè)客戶的需求。 對(duì)任何電流感應(yīng)傳感器來(lái)說(shuō),要求高的應(yīng)用可能就是粒子J速器的電源,因此公司與歐洲核子研究中心(CERN)開(kāi)展了一項(xiàng)積極的合作計(jì)劃,并為此感到特別自豪。