GMC-IProsys工廠位于英國，是專業(yè)的電流測試解決方案供應(yīng)商。我們?yōu)橛脩籼峁I(yè)的OEM制造和標(biāo)準(zhǔn)測量產(chǎn)品。服務(wù)眾多的系統(tǒng)集成商、儀器制造商以及能源管理系統(tǒng)供應(yīng)商。
    

    應(yīng)用領(lǐng)域

   
    工業(yè)或住宅電氣安裝測試

    泄漏電流測試

    過程控制（4-20mA），電流回路驗(yàn)證

    UPS或電池充放電系統(tǒng)

    逆變器、開關(guān)電源或工業(yè)控制中的波形分析

    汽車應(yīng)用，如汽車電池引線漏電流測量，ECU睡眠模式檢測和電流分析

    典型客戶一：測試與測量儀器制造商

    產(chǎn)品特點(diǎn)

    可以覆蓋AC和DC電流測量

    測量范圍可以從mA最高至2000ADC和6000AAC

    所有的產(chǎn)品都可以測試快速上升電流（DC至100kHz；AC最高至2MHz）

    我們的技術(shù)有更好的外磁場干擾抑制能力，更高的分辨率和帶寬及低的相位漂移。

    典型客戶二：汽車電子廠商或系統(tǒng)集成商

    典型應(yīng)用

    ECOS系統(tǒng)（電氣檢查系統(tǒng)）

    診斷中的電流分析和漏電流測試

    啟動電流測試

    點(diǎn)火線圈或電噴電流測試

    混合動力汽車診斷

    GMC-IProsys為汽車領(lǐng)域訂制各種鉗口的傳感器

    典型客戶三：能源管理系統(tǒng)供應(yīng)商

    AC柔性電流傳感器

    適用于萬用表和電能質(zhì)量分析儀

    ?應(yīng)用范圍廣，3檔量程：

    3A/30A/300AAC和高帶寬20Hz...100kHz適用于電能質(zhì)量分析。

    ?由于動態(tài)量程以及高靈敏度的傳感器，甚至低電流也可精確測量。

    ?低的導(dǎo)體位置影響以及最小化的漏磁影響。

    ?由于傳感器橫截面僅有6mm，非常適合在狹小空間內(nèi)使用。

    ?甚至戴防護(hù)手套時也可安全操作；無論是打開傳感器，還是調(diào)節(jié)量程都可單手操作。

    ?長時測量時可選用外部電源供電：

    –MAVOWATT20/30/230/240/270：DC/DC變壓器ISOFLEX-MHXL

    ?電流傳感器防護(hù)等級IP50，測量放大器防護(hù)等級IP40

    ?極高的安全等級1000V@CATIII,600V@CATIV，

    和較強(qiáng)的過載能力。

    應(yīng)用：METRAFLEX300M或METRAFLEX300MXBL設(shè)計(jì)用來安全、精準(zhǔn)和靈活的測試母線排和配電箱。線圈在狹小的空間或通道中都可理想使用。

    METRAFLEX系列是利用了羅氏原理的交流電流傳感器。連接到合適的儀器上（萬用表、數(shù)據(jù)記錄儀、示波器和電能質(zhì)量分析儀上），便可測試高可達(dá)300A的交流電流。

    此柔性電流線圈可以測量難以接近的導(dǎo)體電流。為此，電流傳感器能被放到一個或若干個各種類型和設(shè)計(jì)的導(dǎo)體上（絕緣線纜，母線排和管線）。

    內(nèi)部電池可讓測量放大器單獨(dú)工作。

    柔性電流傳感器如需外部電源供電用于長時測量，

    請參考附件ISO-FLEX-MHXL。

    技術(shù)參數(shù)：特征METRAFLEX300M；量程3A30A300A；比例因數(shù)110100；輸出變比1000mV/A100mV/A10mV/A

    精度：(45...65Hz)±1%讀數(shù)±0.2A1)±1%讀數(shù)±1A1)

    噪音3mVeff.1mVeff.0.1mVeff.

    輸出接口1對4mm帶防護(hù)的香蕉頭

    特征METRAFLEX300MXBL

    量程3A30A300A

    比例因數(shù)220200

    輸出變比500mV/A50mV/A5mV/A

    精度：(45...65Hz)±1%of讀數(shù)±0.1A1)±1%讀數(shù)±0.5A1)，噪音1.5mVeff.

    輸出接口4針電能質(zhì)量分析儀接頭

    1.標(biāo)準(zhǔn)條件下： METRAFLEX?300M,METRAFLEX300MXBL

    AC柔性電流傳感器，影響量

    輸出負(fù)載，100k為規(guī)定，精度頻率范圍20Hz到100kHz(–20%衰減)相角誤差<?1°(45...65Hz)

    位置精度：2.5%讀數(shù)

    外部磁場：0.25%測量范圍

    在距離>100mm，從傳感器溫度系數(shù)?0.15%讀數(shù)/°K

    標(biāo)準(zhǔn)條件

    環(huán)境溫度+15?C...+25?C相對濕度20%...75%工作電壓3V?0.5V被測信號頻率45Hz...65Hz

    被測量信號波形正弦功率頻率

    磁場<30A/m

    導(dǎo)體位置導(dǎo)體位于線圈中心，并與線圈面垂直；

    線圈呈圓形

    輸出負(fù)載100k

    機(jī)械設(shè)計(jì)

    測量放大器

    尺寸110(H)x65(W)x23(D)mm輸出

    測量信號METRAFLEX300M：

    0.5m同軸電纜，4mm帶防護(hù)香蕉頭；METRAFLEX300MXBL：

    0.5m同軸電纜，4針電能質(zhì)量分析儀專用接頭。

    材料ARNITET06-200SNF雙重絕緣，UL94V-0

    防護(hù)IP40依據(jù)DINVDE0470Part1/EN60529

    羅氏線圈電流傳感器

    傳感器長度16cm，雙重絕緣

    （可選22cm或31.5cm）傳感器線圈橫截面6mm

    線纜探頭和外殼之間，長度2m材料傳感器Alcryn2070NC

    鎖緊位置LATILATENE7H2WV0

    防護(hù)IP50依據(jù)DINVDE0470Part1/EN60529

    環(huán)境條件

    使用溫度–20°C到+65°C(–4°F到+149°F)

    測量放大器的供電電源

    電源2節(jié)AAMN1500LR6堿性電池或

    METRAFLEX300M：

    外部供電(3.5...12VDC/最大100mA)METRAFLEX300MXBL：

    外部供電(2...3VDC/最大100mA)

    電池使用壽命METRAFLEX300M：大約150小時；

    METRAFLEX300MXBL：大約80小時

    外部供電電源

    帶電纜接頭，長0.5m，帶2mm安全插頭

    接頭管式插孔5.5/2.1mm在負(fù)中心軸

    顯示功能

    電池狀態(tài)LED（橙）“LOWBATTERY”燈亮

    –電池電量太低,

    或

    –外部供電

    過流狀態(tài)LED（紅）“OVERLOAD”過載燈亮

    儲存溫度–40°C到+75°C(–40°F到+167°F)濕度15%到85%，無冷凝水

    電氣安全

    安全等級II，雙重絕緣安全標(biāo)準(zhǔn)EN61010-1:2001

    EN61010-031:2002+A1:2008

    EN61010-2-032:2002

    測量等級1000VRMSCATIII,600VRMSCATIV輸出對地電壓最大30V

    污染等級2(傳感器和測量放大器)

    電磁兼容性EMC

    干擾發(fā)射EN61326-2:2006classB抗干擾度EN61326-2:2006

    適用的條例和標(biāo)準(zhǔn)

    DINEN61010-2-032

    (VDE0411-2-032)Safetyrequirementsforelectricalequipmentformeasurement,controlandlaboratoryuse–Particularrequirementsforhand-heldandhand-operatedcurrentsensors

    EN60529

    VDE0470Part1Testinstrumentsandtestprocedures

    –degreesofprotectionprovidedbyenclosures(IPcode)

    METRAFLEX?300M,METRAFLEX300MXBL

    AC柔性電流傳感器

    METRAFLEX300MXBL：打開傳感器

    METRAFLEX300MXBL

    GMC電流鉗在汽車行業(yè)的應(yīng)用

    1.長鼻鉗

    ·長而窄的鉗頭，適合測量狹小空間的線束。
    ·高分辨率的開環(huán)霍爾原理.

    ·可電池或外部電源供電

    ·測量范圍至60A

    ·典型應(yīng)用–汽車領(lǐng)域噴油嘴、燃油泵電路等常用檢測工具

    ·客戶–Snap-On（實(shí)耐寶）&HellaGutmann（海拉-古特曼）

    2.扁型鉗

    ·適用于狹窄空間的電流測量

    ·成本低

    ·開環(huán)霍爾原理.

    ·只能外部供電

    ·高達(dá)2000A的測試量程

    ·典型應(yīng)用–汽車測試中啟動電流測試、電池充電測試及通用的測量工具

    ·客戶–Midtronics（密特電子）,HellaGutmann（海拉-古特曼）,AVL（李斯特內(nèi)燃機(jī)及測試設(shè)備公司）,DaimlerChrysler（戴姆勒·克萊斯勒）,Actia（歐科佳）

    3.GPP系列

    ·25and32mm兩種鉗頭直徑
    ·兩種尺寸都可以用開環(huán)和閉環(huán)霍爾原理.

    ·寬頻DCto100kHz(Closedloop),DCto20kHz(Openloop)both-0.5dB

    ·可以電池或外部電源供電

    ·閉環(huán)到300A，開環(huán)到2000A的測量范圍

    ·此系列的電流鉗可用于任何需要無損測量電流的場合，比如變壓器、開關(guān)電源、工控設(shè)備、汽車電子等。

    ·客戶–來自汽車工業(yè)和供電系統(tǒng)的龐大群體。

    4.機(jī)械鉗

    ·為汽車產(chǎn)線出廠測試設(shè)計(jì)，堅(jiān)固耐用

    ·耐磨的硬質(zhì)塑料或鋁制鉗頭

    ·23and32mm兩種規(guī)格

    ·閉環(huán)霍爾原理

    ·外部電源供電

    ·鉗頭可以獨(dú)立于鉗身單獨(dú)供電

    ·為Actia定制了藍(lán)牙傳輸模塊

    ·客戶–GIT(Hyundai,Kia)Actia(標(biāo)志雪鐵龍)Bosch(Ford,Volvo,LandRover,MAN)，賀爾碧格(保時捷)

    5.為客戶提供從產(chǎn)品到系統(tǒng)的個性化定制服務(wù)

    可用于系統(tǒng)集成的閉環(huán)AC/DC電流傳感器

    GMC-I集團(tuán)AT系列傳感器特點(diǎn)：

    準(zhǔn)確、堅(jiān)固、多功能、可靠
    兩個型號AT30和AT300

    交流/直流瞬時輸出高達(dá)300安培

    單電源和雙電源版本

    精確度高，分辨率達(dá)1mA

    鉗口可打開，便于測量接線

    緊湊的輕量化設(shè)計(jì)

    帶寬范圍DC-100KHz

    DIN式導(dǎo)軌安裝或面板安裝可選

    高達(dá)1mA的分辨率：先進(jìn)的磁路設(shè)計(jì)使得傳感器精度幾乎不受外部磁場或偏心導(dǎo)線定位的影響

    電磁兼容特性一致性：符合歐洲安全和電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)，通過降低電磁干擾的敏感性，確保了高可靠性和安全的產(chǎn)品

    典型使用場合

    鐵路軌道

    電池充電系統(tǒng)

    汽車應(yīng)用，如汽車蓄電池導(dǎo)線的泄漏電流測量、電子控制單元休眠模式檢測和電流分析

    電信供電線路

    機(jī)場照明電路

    NON-INVASIVEAC/DCSPLITCORECURRENTTRANSDUCERS

    MODELAT30AT300

    CurrentRange30ADCorACPEAK300ADCorACPEAK

    OutputSensitivity100mV/A10mV/A

    OutputZeroDrift±1mV/°C±0.1mV/°C

    OutputConnectionVia5pinconnectorPhoenixMC1,5/5-G-3,81or2.9mscreenedcable

    FrequencyRangeDCto100kHz(-3dB)

    Resolution±1mA

    BasicAccuracy±1%ofreading±5mA

    ConductorPositionSensitivity<±0.5%relativetocentrereading

    ConductorDiameter25mmmaximum

    PowerSupply+12V±5%external±15V±10%external

    CurrentConsumption25mA+1mA/Ameasured

    LoadImpedance>10k?

    技術(shù)參數(shù)

    工作溫度：-20℃至65℃

    溫度系數(shù)：±0.02%讀數(shù)/℃

    儲存溫度：-20℃至85℃

    防護(hù)等級：IP40

    所有精度均在：23?C±1?C時滿足

     我們的新型CP系列AC/DC電流是基于霍爾效應(yīng)原理的。這些電流鉗使用新的磁芯設(shè)計(jì)，提供更高的外部磁場抑制，從而改善了整體性能。CP范圍包括3個不同的鉗口尺寸/開口（12,25和32毫米），使其易于進(jìn)入受限區(qū)域內(nèi)的導(dǎo)體。

    CP系列適用于測量DC-400HZ頻率范。不同型號有4/40A，40/60A和40/400A，帶有4000計(jì)數(shù)位的液晶顯示器。

    主要優(yōu)點(diǎn)是：

    非侵入式直流和交流電流測量，高達(dá)400A.

    整體精度高，動態(tài)范圍寬

    自動量程，自動斷電和自動零點(diǎn)

    1mA的分辨率用于泄漏電流測量

    顯示保持模式，方便使用。

    方便進(jìn)入受限區(qū)域。

    優(yōu)越的外部磁場場抑制。

    改進(jìn)的導(dǎo)體位置靈敏度

    模擬輸出用于波形分析（CP61）

    可以根據(jù)用戶要求定制

    典型應(yīng)用：

    電氣維護(hù)、修理和機(jī)器安裝和啟動應(yīng)用分析

    汽車或卡車中的漏電電流或起動電流分析

    太陽能電池板的安裝和維護(hù)

    過程控制應(yīng)用中的4～20mA電流回路測試

    高時鐘頻率下逆變器電流的控制

    汽車應(yīng)用：

    -獨(dú)立電池泄漏電流測量

    -ECU（電子控制單元）需要高精度和高分辨率的睡眠模式的檢測

    I國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

    磁通門是利用被測磁場中高導(dǎo)磁鐵芯在交變磁場的飽和激勵下，其磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度的非線性關(guān)系來測量弱磁場的一種傳感器。磁通門傳感器也稱磁強(qiáng)計(jì)，由探頭和接口電路組成，具有分辨率高(高可達(dá)10-11T)、測量弱磁場范圍寬(在10-8T以下)、可靠、簡易、經(jīng)濟(jì)、耐用、能夠直接測量磁場的分量和適于在高速運(yùn)動系統(tǒng)中使用等特點(diǎn)。磁通門傳感器的研究起始于1928年，幾年后才出現(xiàn)了利用磁性材料自身磁飽和特性的磁通門磁強(qiáng)計(jì)，它被用來測量1mT以下的直流或低頻交流磁場。1936年，Aschenbrenner和Goubau稱達(dá)到了0.3nT的分辨率。在第二次世界大戰(zhàn)中，用于軍事探潛的磁通門傳感器有了較大的發(fā)展。

    用電流傳感器作為電氣設(shè)備絕緣在線檢測系統(tǒng)的采樣單元，已得到業(yè)內(nèi)人士的共識。目前，電流傳感器有多種類型，如霍爾傳感器、無磁芯電流傳感器、高導(dǎo)磁非晶合金多諧振蕩電流傳感器、電子自旋共振電流傳感器等。由于電力系統(tǒng)使用環(huán)境的特殊性，許多傳感器存在自身的局限性。目前應(yīng)用于電力系統(tǒng)的電流傳感器多是以電磁耦合為基本工作原理的，從采樣方式上分，這類傳感器主要有直接串入式、鉗式、閉環(huán)穿芯式三種。大量的研究試驗(yàn)表明，基于“零磁通原理”的小電流傳感器更適合電力系統(tǒng)絕緣在線檢測的要求。本文所述小電流傳感器即是以磁通門技術(shù)為基本原理，加上閉環(huán)控制在電子電路中的應(yīng)用，使小電流傳感器具有高精度、高穩(wěn)定度、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[1]。

    磁通門是一種磁測量傳感器。由于它在動目標(biāo)中可以極敏感地感應(yīng)地磁強(qiáng)度,早在本世紀(jì)30年代就被應(yīng)用于航磁測量部門。近20年來,在物理學(xué)、電子技術(shù)、金屬冶煉等方面取得的巨大成果,使磁通門在弱磁測量、抗電磁干擾、耐高溫、可靠性、壽命、價格方面取得了前所未有的進(jìn)展。在地質(zhì)勘探和石油鉆井中,包括磁通門在內(nèi)的敏感元件提供的有關(guān)鉆頭前進(jìn)方向的信息,使按設(shè)計(jì)井身軌跡實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量定向—水平鉆井成為可能。

    我在這里簡單列舉幾個國際上取得的成果。MilanM.Ponjavic等人提出了一種自激震蕩的磁通門傳感器模型，對在模型中影響傳感器工作的主要特性都進(jìn)行了討論[2]。Q.Ma等人設(shè)計(jì)了一種新型DC傳感器，這種新型DC傳感器可以有效提高測量的準(zhǔn)確度，同時具有良好的線性度。這種傳感器是基于磁勢自平衡和反饋補(bǔ)償?shù)腫3]。EyalWeiss等人研究了一種正交磁通門傳感器，這種傳感器不僅改善了磁通門的等效磁噪聲，而且簡化了磁通門的輸出過程[4]。Szewczyk,R課題組為我們呈現(xiàn)了一種雙軸微型化磁通門傳感器，這種傳感器的鐵芯由鐵鈷合金制造，并且依托于PCB多層技術(shù)，同時為磁通門的進(jìn)一步微型化提供了依據(jù)[5]。GuillermoVelasco-Quesada等人設(shè)計(jì)了一種大電流測量裝置，并且通過增加開關(guān)電源和產(chǎn)生磁補(bǔ)償電流開關(guān)使得在功率方面取得了很大的提高[6]。

    II磁通門技術(shù)原理

    磁通門傳感器是利用被測磁場中高導(dǎo)磁率磁芯在交變磁場的飽和激勵下，其磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度的非線性關(guān)系來測量弱磁場的。這種物理現(xiàn)象對被測環(huán)境磁場來說好像是一道“門”，通過這道“門”，相應(yīng)的磁通量即被調(diào)制，并產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。利用這種現(xiàn)象來測量電流所產(chǎn)生的磁場，從而間接的達(dá)到測量電流的目的。

    磁通門現(xiàn)象是變壓器效應(yīng)的伴生現(xiàn)象,也服從法拉第電磁感應(yīng)定律。我們從簡單的單鐵心磁通門探頭來說明其工作原理。如圖1,在一根鐵心上纏繞激磁線圈和感應(yīng)線圈,鐵心由軟磁材料制成,其橫截面面積為S,磁導(dǎo)率為μ,載流激磁線圈在鐵心上建立的激磁磁場強(qiáng)度為H,感應(yīng)線圈的有效匝數(shù)為W2。

    在未認(rèn)定S、μ、H和W2中的任一參數(shù)為不變量，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,感應(yīng)線圈上應(yīng)產(chǎn)生的感應(yīng)電勢為：

    e=-10（W2μHS）（1）

    如果S和W2都不變,鐵心遠(yuǎn)離飽和工作狀態(tài),其磁導(dǎo)率μ常數(shù),這個物理模型中的感應(yīng)電勢e將僅僅是激磁磁場強(qiáng)度H變化的結(jié)果。如果激磁磁場強(qiáng)度

    H=Hmcos(2πf1t)(2)

    式中:Hm為激磁磁場強(qiáng)度幅值;f1為激磁電源頻率。則式(1)變?yōu)?br/>
    e=2π×μW2SHmsin(2πt)(3)

    這是理想變壓器效應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。

    實(shí)際變壓器效應(yīng)數(shù)學(xué)模型應(yīng)為：

    e=2π×f1(t)W2SHmsin(2πf1t)－W2SHmcos(2πf1t)(4)

    然而,鐵心磁導(dǎo)率μ(t)無正負(fù)之分,是個偶函數(shù)。將μ(t)展為傅立葉級數(shù)時,可得：

    μ(t)=μ0m+μ2mcos4πf1t+μ4mcos8πf1t+...(5)

    式中:μ0m為μ(t)的常值分量;μ2mμ4m分別為μ(t)的各偶次諧波分量幅值。

    將式(5)代入式(4),得：

    e=2π×f1W2SHm[(μ0m+0.5μ2m)sin2πf1t+1.5×(μ2m+μ4m)sin6πf1t+2.5×(μ4m+μ6m)sin10πf1t+...(6)

    由上可知,考慮鐵心磁導(dǎo)率產(chǎn)的變化后感應(yīng)電勢,將出現(xiàn)奇次諧波分量?？紤]環(huán)境磁場實(shí)際施加在鐵心軸向的分量HOL時,式(4)將變成：

    e=2π×f1μ(t)W2SHmsin(2πf1t)－W2SHmcos(2πf1t)－W2SHOL(7)

    當(dāng)比鐵心飽和磁場強(qiáng)度和激磁磁場強(qiáng)度幅值Hm都小得多時,它對鐵心磁導(dǎo)率μ(t)的影響可以忽略。單獨(dú)由HOL引起的感應(yīng)電勢e的增量eHOL為:

    e=()=－2π×f1W2S(2μ2msin4πf1t+4μ4msin8πf1t+6μ6msin12πf1t+...)(8)

    式(8)證明只要鐵心磁導(dǎo)率μ隨激磁磁場強(qiáng)度而變,感應(yīng)電勢中就會出現(xiàn)隨環(huán)境磁場強(qiáng)度而變的偶次諧波增量e(HOL)。

    當(dāng)鐵心處于周期性過飽和工作狀態(tài)時,e(HOL)將顯著增大。利用這種物理現(xiàn)象就可以測量環(huán)境磁場。但與變壓器效應(yīng)相比較,其感應(yīng)線圈輸出的磁通門信號。e(HOL)相當(dāng)微弱。為實(shí)現(xiàn)精確測量,可設(shè)計(jì)成差分輸出探頭來消除磁通門探頭變壓器效應(yīng)的感應(yīng)電勢。

    III存在的問題

    電流測量方法主要包括：分壓電阻、電流互感器、霍爾電流傳感器、Rogowski線圈(羅氏線圈)、磁通門電流傳感器、磁阻電流傳感器。其中霍爾電流傳感器和磁通門電流傳感器能夠檢測交流和直流?；魻栯娏鱾鞲衅髂軌驒z測幾千安培的電流，精度范圍在0.5%和2%之間，但是霍爾電流傳感器的檢測精度受溫度和外界磁場影響較大，這就限制了霍爾元件的應(yīng)用范圍[6]。

    多年來磁通門傳感器廣泛用于地質(zhì)勘探和太空探測中，傳統(tǒng)的磁通門傳感器還應(yīng)用于弱磁場檢測，比如地磁場探測、鐵礦石探測、位移檢測和無損檢測等方面[7]。由于二次諧波解調(diào)電路的復(fù)雜性和工業(yè)磁材料性能的限制使得這種傳感器對于一般工業(yè)應(yīng)用來說過于昂貴。近年來隨著軟磁材料的快速發(fā)展和電子元件價格的下降使得磁通門電流傳感器經(jīng)濟(jì)價格上可與霍爾傳感器進(jìn)行相比。同時，對于直流測量應(yīng)用的性能優(yōu)越，磁通門電流傳感器不失為一種好的選擇。與霍爾傳感器相比，磁通門電流傳感器具有低溫漂和低漂移的優(yōu)點(diǎn)。由于磁通門電流傳感器的磁芯工作在周期性的飽和與非飽和狀態(tài)，所以磁場偏移得到有效抑制，同時保證了磁通門電流傳感器較高的測量精度。

    由于磁通門能夠檢測的最大磁場不過數(shù)十高斯，所以磁通門僅適用于微弱的直流或者低頻交流電流的檢測。復(fù)雜的二次諧波處理電路以及鐵磁材料性能的限制，使得磁通門電流傳感器成本較高，在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用中存在著局限性。

    IV應(yīng)用現(xiàn)狀及前景預(yù)測

    磁通門從其問世以來得到了不斷的發(fā)展和改進(jìn)，被廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域，如地磁研究、地質(zhì)勘探、石油測井、空間磁場探測、磁性導(dǎo)航、武器偵察、探潛、磁性材料測試和材料無損探傷等弱磁場探測的各個領(lǐng)域。近年來，磁通門在宇航工程中也得到了重要應(yīng)用，例如，用來控制人造衛(wèi)星和火箭的姿態(tài)，測繪太陽的“太陽風(fēng)”和帶電粒子相互作用的空間磁場、月球磁場、行星磁場以及星際磁場的圖形等。美國宇航局(NASA)目前正在制訂的一項(xiàng)雄心勃勃的微型儀器技術(shù)開發(fā)計(jì)劃，主要目的是發(fā)展適合21世紀(jì)的小型、低價、高性能航天器，利用MEMS技術(shù)對航天器有效載荷的某些機(jī)電部件進(jìn)行微型化，以極大地減小各種科學(xué)儀器和傳感器的體積和質(zhì)量，提高探測器的功能密度。美國噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)稱這些微型儀器將是新的微型實(shí)驗(yàn)室的心臟，它們主要包括：火星登陸器、微加速度計(jì)、微磁強(qiáng)計(jì)、微濕度計(jì)、微氣象站、微地震儀、微集成相機(jī)、微成像光譜儀以及微推進(jìn)器等。由此可見，微型磁通門在其計(jì)劃中的位置。

    目前磁通門技術(shù)的發(fā)展方向有：1、提高分辨率。2、提高測強(qiáng)精度。3、提高分辨率、帶寬和精度的綜合技術(shù)水平。4、提高測量上限。5、提高分辨率、精度和拓寬量程的綜合技術(shù)水平。6、研制簡易型、微型化和元件化磁通門器件。

    傳統(tǒng)制造磁通門的方法是在高導(dǎo)磁鐵芯上用機(jī)械的方法纏繞上勵磁線圈和感應(yīng)線圈制成探頭，再與接口電路連接起來，這種方法制作的磁通門在體積、質(zhì)量以及功耗等許多方面都難以實(shí)現(xiàn)微型化。目前，利用MEMS技術(shù)與半導(dǎo)體集成電路工藝相結(jié)合是研制微型磁通門傳感器的突破口。

    微型磁通門傳感器的研究方向如下：①系統(tǒng)化，將探頭與接口電路完全集成在一個芯片上，制成真正的磁通門MEMS系統(tǒng);②陣列化，根據(jù)需要在一個芯片上制作一系列磁通門探頭不僅可以提高傳感器的性能，也可完成某些特定的功能，如制作微型磁羅盤;③利用微加工技術(shù)，從而提高磁通門傳感器的性能，特別是磁芯的性能;④利用計(jì)算機(jī)模擬與仿真軟件對磁通門的接口電路進(jìn)行模擬優(yōu)化，提高電路的性能;⑤利用計(jì)算機(jī)對微型磁通門探頭結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬計(jì)算，以縮短設(shè)計(jì)周期，提高研究效率，進(jìn)一步降低成本;⑥向?qū)嵱没?、商品化方向發(fā)展，從而促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

    現(xiàn)在一些國際上的公司已經(jīng)將傳感器微型化進(jìn)行了生產(chǎn)，并取得不錯的成績，以霍爾傳感器的應(yīng)用廣泛，已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化。劍橋大學(xué)將磁通門原理制成測量探頭應(yīng)用在PCB板上，成功制得了產(chǎn)品。

    V參考文獻(xiàn)

    [1]吳嘉慧，施文康，“磁通門技術(shù)在檢測中的應(yīng)用”，國內(nèi)技術(shù)12期，2000.

    [2]A.Q.Ma,“DCsensorbasedonmagneticpotentialself-balanceandfeedbackcompensation，”IETSoftware,vol.3.no.4,pp.312-316,2009.

    [3]EyalWeiss,“OrthogonalFluxgateEmployingDigitalSelectiveBandpassSample,”IEEETransMagn,vol.48.no.11,pp.4089-4091,2012.

    [4]MilanM.Ponjavic,“NonlinearModelingoftheSelf-OscillatingFluxgateCurrentSensor,”IEEESensorsJ.,vol.7.no.11,pp.1546-1553,2007.

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    [8]Kaluza,AGrüger,HGrüger.Newandfutureapplicationsof?uxgatesensors.Sens.ActuatorsA,Phys,2006,(106):48–51

本文會著重分析到的霍爾式，在遍及工業(yè)與生活的各大領(lǐng)域中，電流檢測是不容忽視的一個重要市場門類。傳統(tǒng)上，常見到的檢測技術(shù)包括電阻采樣式（Shunt），電流互感器式（Current Transformer），磁阻式（xMR）等。

霍爾式電流傳感器具有當(dāng)今業(yè)界技術(shù)成熟和性價比最高等特點(diǎn)，因而廣受行業(yè)內(nèi)人士的喜愛；能檢測的范圍涵蓋DC和AC，電流從A級到kA級，靈敏度適中。

霍爾式又可以分為閉環(huán)式和開環(huán)式電流互感器。從構(gòu)造復(fù)雜度和性價比而言，開環(huán)式結(jié)構(gòu)有著更高的綜合效益。開環(huán)霍爾檢測，主要有單芯片檢測技術(shù)，和霍爾檢測模塊技術(shù)兩種。單芯片技術(shù)對于小電流范圍和低功耗應(yīng)用好。---線性霍爾傳感器

本文將針對霍爾電流模塊，著重探討其中的磁場學(xué)考量和電子設(shè)計(jì)因素，以幫助您進(jìn)行模塊設(shè)計(jì)。

我們知道，霍爾效應(yīng)利用垂直磁場中的霍爾板，感應(yīng)出與磁場成正比的電壓（即霍爾電壓）的原理，進(jìn)行磁場測量。現(xiàn)實(shí)世界中的磁場源無非三種，磁鐵是其中一種，而導(dǎo)體流過的電流，也是重要的一種。根據(jù)安培右手螺旋定則，直導(dǎo)線電流，產(chǎn)生環(huán)繞導(dǎo)線方向的磁場。

但是，當(dāng)單純依靠電流產(chǎn)生磁場時，由于相對自由的散布在空間，非常容易受到外在雜散磁場影響。比如，其他通電導(dǎo)線，或者附近電機(jī)的磁場都有可能完全混淆到磁場中，使原本的待測電流信號不可辨分。

檢測磁鐵為例的霍爾效應(yīng)示意圖

霍爾式電流傳感器構(gòu)造原理：

作為基本的磁學(xué)原理，所有各條磁感線具有永不相交和各自閉合的特性。當(dāng)使用帶氣隙（airgap）的磁環(huán)時，由于磁環(huán)本身為軟磁（Soft Iron）材料的導(dǎo)磁（magnetic conduction）特性，使電流產(chǎn)生的磁場匯聚到磁環(huán)中，并在氣隙中產(chǎn)生均勻磁場（homogeneousfield）。由此，很容易直觀理解其結(jié)構(gòu)的兩大優(yōu)點(diǎn)，外在雜散磁場對氣隙中的磁場影響小到可以忽略，并且在氣隙中磁場因獲得額外增益而得以加強(qiáng)。---電流傳感器

在氣隙狹小的空間中，磁環(huán)方案的電流檢測獲得出色的抗干擾、抗共模特性。

假設(shè)氣隙的大小是g（mm)，如圖所示。而導(dǎo)線通過的電流為I（A），則磁感強(qiáng)度B（mT）可以由以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出

以電流為400A、氣隙大小是2.5mm為例，在氣隙內(nèi)的區(qū)域，可以產(chǎn)生200mT(即2000Gauss)的磁場。

這時候，為了檢測該磁場，氣隙中需要一顆能夠處理200mT磁感應(yīng)強(qiáng)度的線性霍爾電流傳感器芯片放置在氣隙中，它可以用來反映被檢測的電流。

電流測量的常用傳感器，一種是分流器，另一種就是霍爾電流傳感器?；魻?a data-mid="275" href="http://baiqian008.cn/a/244.html">電流傳感器屬于依靠電磁特性檢測電流的傳感器。

霍爾電流傳感器的原理：

1 、霍爾效應(yīng)是什么：

霍爾效應(yīng)指的是，有小電流通過的一個半導(dǎo)體薄片置于磁場中，受到磁場作用影響電流發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在控制電流的垂直方向上的半導(dǎo)體兩側(cè)形成了電壓差，該電勢差就是霍爾電壓?；魻栯妷旱拇笮?，與磁場強(qiáng)度和半導(dǎo)體內(nèi)通過的控制電流成正比。

根據(jù)霍爾電壓與磁場強(qiáng)度的正比例關(guān)系，設(shè)計(jì)裝置，提供恒定的控制電流，那么霍爾電流的大小就只收到磁場強(qiáng)度一個因素的影響，進(jìn)而霍爾電壓的變化可以反應(yīng)磁場強(qiáng)度的變化。而磁場是由相應(yīng)電流產(chǎn)生的，與電流具有明確的聯(lián)動關(guān)系。這就是利用霍爾元件測量電流強(qiáng)度的基本原理。

2 、霍爾電流傳感器的應(yīng)用類型

1）直檢式霍爾電流傳感器又叫開環(huán)式霍爾電流傳感器、直放式霍爾電流傳感器

當(dāng)在一根長導(dǎo)線中通以電流時，在導(dǎo)線的周圍會有磁場產(chǎn)生，該磁場的大小與通過導(dǎo)線的電流成正比。利用薄半導(dǎo)體片的霍爾效應(yīng)，測量霍爾器件感應(yīng)生成的電壓信號，經(jīng)過放大器放大霍爾電壓后，可以直接測量霍爾電壓。直檢式霍爾電流傳感器的優(yōu)點(diǎn)是電路簡單、成本較低、能量效率高、檢測范圍廣及電耗低等；缺點(diǎn)是精度、線性度較差、響應(yīng)速度較慢、且溫漂較大。

2）磁平衡式霍爾電流傳感器，又叫閉環(huán)霍爾電流傳感器、零磁通霍爾電流傳感器、零磁通互感器

磁平衡式霍爾電流傳感器是依據(jù)磁場平衡原理工作的。原邊電流在聚磁環(huán)處所產(chǎn)生的磁場，使得霍爾元件上產(chǎn)生電壓偏差；

電壓信號傳遞給放大器后，經(jīng)過放大的電流信號輸送給次級線圈（下圖中紅色繞組），在次級線圈上感應(yīng)出的電流所產(chǎn)生的磁場，方向與原邊磁場相反。經(jīng)過反復(fù)調(diào)整放大器輸出電壓， 原邊產(chǎn)生的磁場與次級線圈產(chǎn)生的磁場在氣隙處互相抵消，從而使得半導(dǎo)體薄片處于零磁通的環(huán)境中。

達(dá)到這種平衡狀態(tài)以后，檢測放大器輸出電流，推算得到原邊回路電流值。  磁平衡式霍爾電流傳感器的優(yōu)點(diǎn)是精度高、響應(yīng)時間快、溫漂小、線性度好及抗干擾能力強(qiáng)。缺點(diǎn)是測量范圍較固定，成本、能耗較高。

霍爾電流傳感器的分類和測量原理是什么：

根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，除了霍爾效應(yīng)原理外，霍爾電流傳感器還采用磁通門技術(shù)和磁阻技術(shù)來測量電流。磁通門技術(shù)的原理測量精度高于霍爾效應(yīng)原理，一般用于高精度實(shí)驗(yàn)室電流傳感器等檢測儀器的研發(fā)。以下是基于霍爾效應(yīng)原理的電流傳感器。

霍爾電流傳感器分類

霍爾電流傳感器可以分為開環(huán)式霍爾電流傳感器和閉環(huán)式霍爾電流傳感器兩種測量方法。在結(jié)構(gòu)上，這兩種類型的傳感器比開環(huán)式傳感器多了一個線圈，閉環(huán)式傳感器在精度上優(yōu)于開環(huán)式傳感器。

閉環(huán)式霍爾電流傳感器工作原理

與開環(huán)霍爾電流傳感器相比，閉環(huán)霍爾電流傳感器增加了一個補(bǔ)償線圈，線圈纏繞在鐵芯上。當(dāng)電流傳感器通過鐵芯時，鐵芯感應(yīng)到磁場，霍爾元件將磁場轉(zhuǎn)換成電壓。電壓放置后，驅(qū)動電路產(chǎn)生補(bǔ)償電流。補(bǔ)償電流通過線圈產(chǎn)生磁場，與原邊電流產(chǎn)生的磁場大小相反，從而抵消原邊磁場，處于磁平衡狀態(tài)。因此，補(bǔ)償電流是原邊電流縮放后的，縮放比例與補(bǔ)償線圈的匝數(shù)呈線性相關(guān)。連接霍爾電流傳感器也稱為：閉環(huán)電流傳感器

霍爾電流傳感器開環(huán)式測量原理

開環(huán)式霍爾電流傳感器由鐵芯制成.霍爾芯片.運(yùn)輸?shù)汝P(guān)鍵部件組成。當(dāng)電流通過鐵芯時，磁場會在鐵芯上感應(yīng)，磁場會聚集在開口處，被霍爾元件感應(yīng)，然后相應(yīng)的電壓會被感應(yīng)出來。電壓經(jīng)過運(yùn)輸處理后導(dǎo)出，運(yùn)輸輸出的電壓信號與原邊電流滿足一定的線性相關(guān)性，從而將被測電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號。單片機(jī)可以通過取樣電壓信號來計(jì)算被測電流的大小，從而實(shí)現(xiàn)測量電流的功能。開環(huán)霍爾電流傳感器也叫直測式。由于體積有限，許多芯片級的霍爾電流芯片使用開環(huán)測量原理，例如ACS712.ACS758等。

霍爾電流關(guān)鍵部件-鐵芯

霍爾電流傳感器是一種由結(jié)構(gòu)和電路緊密配合而成的產(chǎn)品，其中，霍爾元件的高度.位置，鐵芯材料.長度.橫截面積決定了商品的性能。在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時，必須嚴(yán)格按照檢測范圍計(jì)算鐵芯的磁路長度。.鐵芯的橫截面積.磁間隔和霍爾芯片的高度。在霍爾電流傳感器的設(shè)計(jì)中，當(dāng)然這部分的計(jì)算是重要的。

霍爾電流關(guān)鍵部件-霍爾部件

霍爾元件是霍爾電流傳感器中的關(guān)鍵元件，其性能影響商品的性能。霍爾元件的作用是在一定范圍內(nèi)將磁通量轉(zhuǎn)換成電壓信號。如圖所示，霍爾元件將50mT磁通密度轉(zhuǎn)換為電壓信號。因此，在選擇芯片時，鐵芯產(chǎn)生的磁通密度一定不能超過50%mT。

電子電表使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器來檢測電源電壓和從負(fù)荷（如房屋）中吸收的電流。為了以適當(dāng)?shù)姆绞綑z查電源電流，應(yīng)使用電流傳感器將從客戶負(fù)荷中吸收的電流轉(zhuǎn)換為模數(shù)轉(zhuǎn)換器檢測到的電壓。一種成這種轉(zhuǎn)換的特殊電流傳感器是分流器。

如圖所示，分流器根據(jù)歐姆定律運(yùn)行——電源電流流過分流器的輸入端子，跨分流器導(dǎo)出端子的電壓進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行檢查。由于跨分流器導(dǎo)出端子的電壓與流過分流器的電流成比例，因此通過適當(dāng)?shù)谋壤蜃?，檢測到的電壓可以轉(zhuǎn)換回來表示電流。

電能計(jì)量系統(tǒng)中的分流器使用

注意，雖然該圖只顯示了分流器上的兩個端子，但在實(shí)踐中經(jīng)常使用五個端子分流器。在該方案中，五個端子中的四個用于提供四個端子檢測功能，以便準(zhǔn)確測量跨分流器的電壓。第五個端子不僅用于向電表提供電力，還用于測量傳輸?shù)娇蛻糌?fù)荷的電源電壓。

分離式電流傳感器的優(yōu)點(diǎn)：

討論分離式電流傳感器的基本運(yùn)行，即分流器，讓我們談?wù)勈褂梅至髌鞯囊恍┖锰帲?/span>

首先，它們沒有任何帶磁組件的簡單電流傳感器，不易被磁篡改，這與電流互感器不同(CT)傳感器。在市場上（包括電能盜竊問題令人擔(dān)憂），這是分流器經(jīng)常被用作電流傳感器的原因。

此外，分流器也相對便宜。由于靜電計(jì)市場的成本限制，在單相電表中選擇分流器作為電流傳感器具有很大的吸引力。

分離式電流傳感器的另一個優(yōu)點(diǎn)是：

分離式電流傳感器可以用來測量DC(DC)電流，這一點(diǎn)也和CT或者羅柯夫斯基線圈不同。這個優(yōu)勢對于特定的應(yīng)用程序特別有用。這樣的應(yīng)用程序(可以從這個優(yōu)勢中受益)是分流器用于服務(wù)器電源的分項(xiàng)測量，因?yàn)橐恍?shù)據(jù)服務(wù)器可以從中使用ups電源(UPS)的DC電力。

當(dāng)觸摸高頻信號時，分流器還顯示比CT較低的諧波相移。這使得分流器的選擇成為電源質(zhì)量監(jiān)測器的有吸引力的選擇——電源質(zhì)量監(jiān)測器可以分析電壓和電流的諧波，以確保提供給消費(fèi)者的電源電壓和客戶負(fù)荷產(chǎn)生的電流波的質(zhì)量。

最終，與CT不同的是，分流器沒有任何固有的跨溫度或輸入電流相移；但請記住，這并不意味著沒有必要進(jìn)行相位補(bǔ)償。由于其他相位移源（如抗混合疊濾波器）可導(dǎo)致電壓和電流之間的意外相移，相位補(bǔ)償仍然需要在功率因素較小時保證高精度。

在這種情況下，這確實(shí)意味著當(dāng)輸入電流或溫度發(fā)生變化時，可能會根據(jù)選擇CT相位偏差發(fā)生變化。因此，使用電流互感器時的系統(tǒng)相位偏差大于使用分流器時的系統(tǒng)相位偏差。這種較大的相位偏差變化會使簡單準(zhǔn)確的相位校正變得更加困難，從而可能導(dǎo)致跨溫度或電流測量的功率偏差發(fā)生變化。