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  • 11

    2024-09

    瑞士AC/DC电流互感器

    电流互感器

        能源领域中的重要产品组合扩展: 新的剩余电流互感器以及智能AC/DC电流互感器

        在大电流测量领域,电流互感器是必不可少的。为了保证非常长的使用寿命。可靠性和准确性是非常重要的参数。通常每一个取样点都需要一个电流互感器,这也正是这些产品如此重要的原因。

        GMC集团旗下公司CamilleBauerMetrawattAG可以提供的各种电流互感器的选择。其中包括SIRAXCT系列标准电流互感器,支持1A或5A输出,可存在4个变型。这些变型包括:绕组电流型,套管型(单相或三相),分裂铁芯型和紧凑型SC系列铁芯平衡电流互感器。DACT和KBU系列是测量电力系统中剩余电流所必需的。其利用RCM(剩余电流监视器)使得即使很小的残余电流(泄漏电流)也可由高精度剩余电流检测器检测并传送到更高级的测量设备(例如SIRAXAM1000/3000、PQ3000/5000等)。这是为了防止在发生故障对人和系统硬件的损坏。典型的应用领域是数据中心、医院、工厂、公共建筑、购物中心等。

        为了补充剩余电流互感器的产品组合,GMC集团正在向市场推出独特的智能AC/DC电流互感器。它们的优点是能够在不同的频率范围内测量单相电流高达300AAC(最大800VAC)或400ADC(最大1000VDC),这给予了设计者和系统建设者很大的使用灵活性。在2变电柜中集成的电能表也可选购。这节省了购买单独的电能表的花费,从而简化了安装任务,节省了成本。因此,智能电流互感器非常适合用于监测光伏系统、电池充电系统、UPS系统以及变频过程。电气参数可以通过DIP开关或通过ModbusRTU,使用免费的、用户友好的软件实用程序进行配置

  • 11

    2024-09

    汽车静态电流检测

        随着汽车电器设备的增加,汽车的静态电流似乎也越来越大,车辆长期停放电瓶容量不足,会导致汽车无法启动。那么静态电流的测试就显得尤为重要。

        测量前必须保证车辆熄火15分钟以上,车内用电器都关闭。用分辨率高电流钳来蓄电池的负极,此时得到的值即为整车的静态电流值,静态电流值越小,说明汽车停放的时间可以更长。查阅相关资料,静态电流为35mA的时候,车辆可以停放一个月,25mA的时候可以停放2个月,11mA的时候可以停放3个月,目前市面上的车辆大部分静电流都在10~20mA之间,也就是说基本能保证停放2个月。

        对于如此小的静态电流,我们应该选择哪款电流钳呢?德国GMC的METRACLIP63/64是您不二的选择。特点非常鲜明:

        1.钳口尺寸可选择:METRACLIP63:5mm直径METRACLIP64:30mm直径

        2.DC电流分辨率高:

        METRACLIP63:0.1...±50.00mA量程时,分辨率为0.01mA,精度为±1%rdg.±5digits;

        METRACLIP64:0.1...±99.99mA量程时,分辨率为0.01mA,精度为±1%rdg.10digits;

        例如,标准电流值为10mA的情况下

        METRACLIP63误差为±(1%*10mA+0.05mA)即:±0.15mA

        METRACLIP64误差为±(1%*10mA+0.10mA)即:±0.2mA

        由此可见METRACLIP63/64型电流钳是非常适合于静态电流测试

                          静态电流测试仪                 静态电流测试仪


  • 13

    2024-09

    具有电能表功能的交直流电流互感器

        描述:SIRAXBT7200/BT7250和SIAXBT7300/BT7350系列是具有集成电能表功能的电流互感器,用于监测单相交流和直流应用。最大电流可达300AAC或400ADC,最大电压可达1000VDC或800VAC,因此可广泛使用该装置。
       电流互感器

       交直流电流互感器特点

        •PBT耐破塑料外壳

        •根据UL94V0标准的阻燃和自熄

        •双向能量测量

        •最大电压范围高达800VAC/1000VDC

        •最大电流范围高达300AAC/400ADC

        •配置软件配置

        •串行RS485Modbus/RTU输出

        •DIN导轨或墙壁安装,用于垂直或水平位置

        应用:具有能量计功能的AC/DC电流互感器具有测量不同频率范围的电流的能力,是监测光伏系统、电池充电系统、UPS系统和变频驱动器的理想解决方案。

  • 08

    2024-09

    德国GMC Instruments 电流传感器 测量技术

     

    霍尔效应-开环技术

     


    如何工作的?

    初级电流(Ip)产生的磁通量集中在磁路中并用霍尔元件测量.霍尔元件的输出经过信号调理后提供初级电流的精确表示.

                       

    主要产品特点

    电池/外部供电

    自动/外部置零

    /多量程

    11/25/32 mm直径口

     

    性能

    1%精度,100mA 分辨率

    具备最小到0.5A的测量能力

    DC-10kHz

    测量范围最大到2000A

     

    霍尔效应-闭环技术


     

    如何工作的?

    初级电流(Ip)产生的磁通量通过使用霍尔元件的次级线圈平衡并与电路关联.补偿电流是初级电流的精确表示

     

    主要产品特点

    电池/外部供电

    手动/自动/外部置零

    /多量程

    11/25/32   mm直径口

     

    性能

    1%精度, 1mA 分辨率

    具备最小到10mA的测量能力

    DC-100kHz

    测量范围最大到200A

     

    磁通门-闭环技术


     

    如何工作的?

    磁通门是由调制外部DC磁通而来的AC信号驱动的. 在合适的信号调理后,初级电流生成输出.

     

    主要产品特点

    外部供电

    外部置零

    单量程

    25 mm直径口

     

    性能

    1%精度, 100μA 分辨率

    稳定性随着时间和温度

    具备最小到1mA的测量能力

    测量范围最大到200A

     

    罗氏原理


    如何工作的?

    空心线圈放在导体周围, 电流产生的磁场感应线圈中的电压,与电流的变化成正比. 这个电压是与电流成比例的输出.

     

    主要产品特点

    宽动态范围

    电池/外部供电

    多量程,单或三相

    1000V CAT III,IP65

    没有磁性迟滞或直流分量饱和

     

    性能

    1%精度, 50mA—6000A

    15Hz—20kHz

    3V 满量程输出

    2000小时电池寿命


  • 09

    2024-09

    电流测量解决方案-为用户定制化服务

        GMC-IProsys工厂位于英国,是专业的电流测试解决方案供应商。我们为用户提供专业的OEM制造和标准测量产品。服务众多的系统集成商、仪器制造商以及能源管理系统供应商。
        

        应用领域

        电流钳传感器
        工业或住宅电气安装测试

        泄漏电流测试

        过程控制(4-20mA),电流回路验证

        UPS或电池充放电系统

        逆变器、开关电源或工业控制中的波形分析

        汽车应用,如汽车电池引线漏电流测量,ECU睡眠模式检测和电流分析

        典型客户一:测试与测量仪器制造商

        电流钳传感器


        产品特点

        可以覆盖AC和DC电流测量

        测量范围可以从mA最高至2000ADC和6000AAC

        所有的产品都可以测试快速上升电流(DC至100kHz;AC最高至2MHz)

        我们的技术有更好的外磁场干扰抑制能力,更高的分辨率和带宽及低的相位漂移。

        典型客户二:汽车电子厂商或系统集成商

        典型应用

    电流传感器    ECOS系统(电气检查系统)

        诊断中的电流分析和漏电流测试

        启动电流测试

        点火线圈或电喷电流测试

        混合动力汽车诊断

        GMC-IProsys为汽车领域订制各种钳口的传感器

        典型客户三:能源管理系统供应商

        电流钳传感器

  • 09

    2024-09

    德国GMC-I 高美测仪 - METRAFLEX 300M

        AC柔性电流传感器

        适用于万用表和电能质量分析仪

        •应用范围广,3档量程:

        3A/30A/300AAC和高带宽20Hz...100kHz适用于电能质量分析。

        •由于动态量程以及高灵敏度的传感器,甚至低电流也可精确测量。

        •低的导体位置影响以及最小化的漏磁影响。

        •由于传感器横截面仅有6mm,非常适合在狭小空间内使用。

        •甚至戴防护手套时也可安全操作;无论是打开传感器,还是调节量程都可单手操作。

        •长时测量时可选用外部电源供电:

        –MAVOWATT20/30/230/240/270:DC/DC变压器ISOFLEX-MHXL

        •电流传感器防护等级IP50,测量放大器防护等级IP40

        •极高的安全等级1000V@CATIII,600V@CATIV,

        和较强的过载能力。

        应用:METRAFLEX300M或METRAFLEX300MXBL设计用来安全、精准和灵活的测试母线排和配电箱。线圈在狭小的空间或通道中都可理想使用。

        METRAFLEX系列是利用了罗氏原理的交流电流传感器。连接到合适的仪器上(万用表、数据记录仪、示波器和电能质量分析仪上),便可测试高可达300A的交流电流。

        此柔性电流线圈可以测量难以接近的导体电流。为此,电流传感器能被放到一个或若干个各种类型和设计的导体上(绝缘线缆,母线排和管线)。

        内部电池可让测量放大器单独工作。

        柔性电流传感器如需外部电源供电用于长时测量,

        请参考附件ISO-FLEX-MHXL。

        技术参数:特征METRAFLEX300M;量程3A30A300A;比例因数110100;输出变比1000mV/A100mV/A10mV/A

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

        噪音3mVeff.1mVeff.0.1mVeff.

        输出接口1对4mm带防护的香蕉头

        特征METRAFLEX300MXBL

        量程3A30A300A

        比例因数220200

        输出变比500mV/A50mV/A5mV/A

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

        输出接口4针电能质量分析仪接头

        1.标准条件下: METRAFLEX300M,METRAFLEX300MXBL

        AC柔性电流传感器,影响量

        输出负载,100k为规定,精度频率范围20Hz到100kHz(–20%衰减)相角误差<1°(45...65Hz)

        位置精度:2.5%读数

        外部磁场:0.25%测量范围

        在距离>100mm,从传感器温度系数0.15%读数/°K

        标准条件

        环境温度+15C...+25C相对湿度20%...75%工作电压3V0.5V被测信号频率45Hz...65Hz

        被测量信号波形正弦功率频率

        磁场<30A/m

        导体位置导体位于线圈中心,并与线圈面垂直;

        线圈呈圆形

        输出负载100k

        机械设计

        测量放大器

        尺寸110(H)x65(W)x23(D)mm输出

        测量信号METRAFLEX300M:

        0.5m同轴电缆,4mm带防护香蕉头;METRAFLEX300MXBL:

        0.5m同轴电缆,4针电能质量分析仪专用接头。

        材料ARNITET06-200SNF双重绝缘,UL94V-0

        防护IP40依据DINVDE0470Part1/EN60529

        罗氏线圈电流传感器

        传感器长度16cm,双重绝缘

        (可选22cm或31.5cm)传感器线圈横截面6mm

        线缆探头和外壳之间,长度2m材料传感器Alcryn2070NC

        锁紧位置LATILATENE7H2WV0

        防护IP50依据DINVDE0470Part1/EN60529

        环境条件

        使用温度–20°C到+65°C(–4°F到+149°F)

        测量放大器的供电电源

        电源2节AAMN1500LR6碱性电池或

        METRAFLEX300M:

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

        外部供电(2...3VDC/最大100mA)

        电池使用寿命METRAFLEX300M:大约150小时;

        METRAFLEX300MXBL:大约80小时

        外部供电电源

        带电缆接头,长0.5m,带2mm安全插头

        接头管式插孔5.5/2.1mm在负中心轴

        显示功能

        电池状态LED(橙)“LOWBATTERY”灯亮

        –电池电量太低,

        或

        –外部供电

        过流状态LED(红)“OVERLOAD”过载灯亮

        储存温度–40°C到+75°C(–40°F到+167°F)湿度15%到85%,无冷凝水

        电气安全

        安全等级II,双重绝缘安全标准EN61010-1:2001

        EN61010-031:2002+A1:2008

        EN61010-2-032:2002

        测量等级1000VRMSCATIII,600VRMSCATIV输出对地电压最大30V

        污染等级2(传感器和测量放大器)

        电磁兼容性EMC

        干扰发射EN61326-2:2006classB抗干扰度EN61326-2:2006

        适用的条例和标准

        DINEN61010-2-032

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

        EN60529

        VDE0470Part1Testinstrumentsandtestprocedures

        –degreesofprotectionprovidedbyenclosures(IPcode)

        METRAFLEX300M,METRAFLEX300MXBL

        AC柔性电流传感器

        METRAFLEX300MXBL:打开传感器

        METRAFLEX300MXBL

  • 12

    2024-09

    GMC电流钳在汽车行业的应用

        GMC电流钳在汽车行业的应用

        1.长鼻钳

        ·长而窄的钳头,适合测量狭小空间的线束。电流钳
        ·高分辨率的开环霍尔原理.

        ·可电池或外部电源供电

        ·测量范围至60A

        ·典型应用–汽车领域喷油嘴、燃油泵电路等常用检测工具

        ·客户–Snap-On(实耐宝)&HellaGutmann(海拉-古特曼)


        2.扁型钳

        ·适用于狭窄空间的电流测量电流钳

        ·成本低

        ·开环霍尔原理.

        ·只能外部供电

        ·高达2000A的测试量程

        ·典型应用–汽车测试中启动电流测试、电池充电测试及通用的测量工具

        ·客户–Midtronics(密特电子),HellaGutmann(海拉-古特曼),AVL(李斯特内燃机及测试设备公司),DaimlerChrysler(戴姆勒·克莱斯勒),Actia(欧科佳)

        3.GPP系列

        ·25and32mm两种钳头直径电流钳
        ·两种尺寸都可以用开环和闭环霍尔原理.

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

        ·可以电池或外部电源供电

        ·闭环到300A,开环到2000A的测量范围

        ·此系列的电流钳可用于任何需要无损测量电流的场合,比如变压器、开关电源、工控设备、汽车电子等。

        ·客户–来自汽车工业和供电系统的庞大群体。

        4.机械钳

        ·为汽车产线出厂测试设计,坚固耐用

    电流钳
        ·耐磨的硬质塑料或铝制钳头

        ·23and32mm两种规格

        ·闭环霍尔原理

        ·外部电源供电

        ·钳头可以独立于钳身单独供电

        ·为Actia定制了蓝牙传输模块

        ·客户–GIT(Hyundai,Kia)Actia(标志雪铁龙)Bosch(Ford,Volvo,LandRover,MAN),贺尔碧格(保时捷)

        5.为客户提供从产品到系统的个性化定制服务

        电流钳

  • 08

    2024-09

    GMC-I集团AT系列传感器

        可用于系统集成的闭环AC/DC电流传感器


        GMC-I集团AT系列传感器特点

        准确、坚固、多功能、可靠电流传感器
        两个型号AT30和AT300

        交流/直流瞬时输出高达300安培

        单电源和双电源版本

        精确度高,分辨率达1mA

        钳口可打开,便于测量接线

        紧凑的轻量化设计

        带宽范围DC-100KHz

        DIN式导轨安装或面板安装可选

        高达1mA的分辨率:先进的磁路设计使得传感器精度几乎不受外部磁场或偏心导线定位的影响

        电磁兼容特性一致性:符合欧洲安全和电磁兼容标准,通过降低电磁干扰的敏感性,确保了高可靠性和安全的产品

        典型使用场合

        铁路轨道

        电池充电系统

        汽车应用,如汽车蓄电池导线的泄漏电流测量、电子控制单元休眠模式检测和电流分析

        电信供电线路

        机场照明电路

        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>10kΩ

        技术参数

        工作温度:-20℃至65℃

        温度系数:±0.02%读数/℃

        储存温度:-20℃至85℃

        防护等级:IP40

        所有精度均在:23C±1C时满足

  • 06

    2024-09

    CP系列带LCD显示的电流钳

         我们的新型CP系列AC/DC电流是基于霍尔效应原理的。这些电流钳使用新的磁芯设计,提供更高的外部磁场抑制,从而改善了整体性能。CP范围包括3个不同的钳口尺寸/开口(12,25和32毫米),使其易于进入受限区域内的导体。

       

    电流钳

        CP系列适用于测量DC-400HZ频率范。不同型号有4/40A,40/60A和40/400A,带有4000计数位的液晶显示器。

        主要优点是:

        非侵入式直流和交流电流测量,高达400A.

        整体精度高,动态范围宽

    电流钳

        自动量程,自动断电和自动零点

        1mA的分辨率用于泄漏电流测量

        显示保持模式,方便使用。

        方便进入受限区域。

        优越的外部磁场场抑制。

        改进的导体位置灵敏度

        模拟输出用于波形分析(CP61)

        可以根据用户要求定制

        典型应用:

        电气维护、修理和机器安装和启动应用分析

        汽车或卡车中的漏电电流或起动电流分析

        太阳能电池板的安装和维护

        过程控制应用中的4~20mA电流回路测试

        高时钟频率下逆变器电流的控制

    电流钳

        汽车应用:

        -独立电池泄漏电流测量

        -ECU(电子控制单元)需要高精度和高分辨率的睡眠模式的检测

  • 10

    2024-09

    磁通门技术

        I国内外研究现状

        磁通门是利用被测磁场中高导磁铁芯在交变磁场的饱和激励下,其磁感应强度与磁场强度的非线性关系来测量弱磁场的一种
    传感器。磁通门传感器也称磁强计,由探头和接口电路组成,具有分辨率高(高可达10-11T)、测量弱磁场范围宽(在10-8T以下)、可靠、简易、经济、耐用、能够直接测量磁场的分量和适于在高速运动系统中使用等特点。磁通门传感器的研究起始于1928年,几年后才出现了利用磁性材料自身磁饱和特性的磁通门磁强计,它被用来测量1mT以下的直流或低频交流磁场。1936年,Aschenbrenner和Goubau称达到了0.3nT的分辨率。在第二次世界大战中,用于军事探潜的磁通门传感器有了较大的发展。

        用电流传感器作为电气设备绝缘在线检测系统的采样单元,已得到业内人士的共识。目前,电流传感器有多种类型,如霍尔传感器、无磁芯电流传感器、高导磁非晶合金多谐振荡电流传感器、电子自旋共振电流传感器等。由于电力系统使用环境的特殊性,许多传感器存在自身的局限性。目前应用于电力系统的电流传感器多是以电磁耦合为基本工作原理的,从采样方式上分,这类传感器主要有直接串入式、钳式、闭环穿芯式三种。大量的研究试验表明,基于“零磁通原理”的小电流传感器更适合电力系统绝缘在线检测的要求。本文所述小电流传感器即是以磁通门技术为基本原理,加上闭环控制在电子电路中的应用,使小电流传感器具有高精度、高稳定度、抗干扰能力强等优点[1]。

        磁通门是一种磁测量传感器。由于它在动目标中可以极敏感地感应地磁强度,早在本世纪30年代就被应用于航磁测量部门。近20年来,在物理学、电子技术、金属冶炼等方面取得的巨大成果,使磁通门在弱磁测量、抗电磁干扰、耐高温、可靠性、寿命、价格方面取得了前所未有的进展。在地质勘探和石油钻井中,包括磁通门在内的敏感元件提供的有关钻头前进方向的信息,使按设计井身轨迹实现高质量定向—水平钻井成为可能。

        我在这里简单列举几个国际上取得的成果。MilanM.Ponjavic等人提出了一种自激震荡的磁通门传感器模型,对在模型中影响传感器工作的主要特性都进行了讨论[2]。Q.Ma等人设计了一种新型DC传感器,这种新型DC传感器可以有效提高测量的准确度,同时具有良好的线性度。这种传感器是基于磁势自平衡和反馈补偿的[3]。EyalWeiss等人研究了一种正交磁通门传感器,这种传感器不仅改善了磁通门的等效磁噪声,而且简化了磁通门的输出过程[4]。Szewczyk,R课题组为我们呈现了一种双轴微型化磁通门传感器,这种传感器的铁芯由铁钴合金制造,并且依托于PCB多层技术,同时为磁通门的进一步微型化提供了依据[5]。GuillermoVelasco-Quesada等人设计了一种大电流测量装置,并且通过增加开关电源和产生磁补偿电流开关使得在功率方面取得了很大的提高[6]。

        II磁通门技术原理

        磁通门传感器是利用被测磁场中高导磁率磁芯在交变磁场的饱和激励下,其磁感应强度与磁场强度的非线性关系来测量弱磁场的。这种物理现象对被测环境磁场来说好像是一道“门”,通过这道“门”,相应的磁通量即被调制,并产生感应电动势。利用这种现象来测量电流所产生的磁场,从而间接的达到测量电流的目的。

        磁通门现象是变压器效应的伴生现象,也服从法拉第电磁感应定律。我们从简单的单铁心磁通门探头来说明其工作原理。如图1,在一根铁心上缠绕激磁线圈和感应线圈,铁心由软磁材料制成,其横截面面积为S,磁导率为μ,载流激磁线圈在铁心上建立的激磁磁场强度为H,感应线圈的有效匝数为W2。

        在未认定S、μ、H和W2中的任一参数为不变量,根据法拉第电磁感应定律,感应线圈上应产生的感应电势为:

        e=-10(W2μHS)(1)

        如果S和W2都不变,铁心远离饱和工作状态,其磁导率μ常数,这个物理模型中的感应电势e将仅仅是激磁磁场强度H变化的结果。如果激磁磁场强度

        H=Hmcos(2πf1t)(2)

        式中:Hm为激磁磁场强度幅值;f1为激磁电源频率。则式(1)变为

        e=2π×μW2SHmsin(2πt)(3)

        这是理想变压器效应的数学模型。

        实际变压器效应数学模型应为:

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

        然而,铁心磁导率μ(t)无正负之分,是个偶函数。将μ(t)展为傅立叶级数时,可得:

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

        式中:μ0m为μ(t)的常值分量;μ2mμ4m分别为μ(t)的各偶次谐波分量幅值。

        将式(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,考虑铁心磁导率产的变化后感应电势,将出现奇次谐波分量。考虑环境磁场实际施加在铁心轴向的分量HOL时,式(4)将变成:

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

        当比铁心饱和磁场强度和激磁磁场强度幅值Hm都小得多时,它对铁心磁导率μ(t)的影响可以忽略。单独由HOL引起的感应电势e的增量eHOL为:

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

        式(8)证明只要铁心磁导率μ随激磁磁场强度而变,感应电势中就会出现随环境磁场强度而变的偶次谐波增量e(HOL)。

        当铁心处于周期性过饱和工作状态时,e(HOL)将显著增大。利用这种物理现象就可以测量环境磁场。但与变压器效应相比较,其感应线圈输出的磁通门信号。e(HOL)相当微弱。为实现精确测量,可设计成差分输出探头来消除磁通门探头变压器效应的感应电势。

        III存在的问题

        电流测量方法主要包括:分压电阻、电流互感器、霍尔电流传感器、Rogowski线圈(罗氏线圈)、磁通门电流传感器、磁阻电流传感器。其中霍尔电流传感器和磁通门电流传感器能够检测交流和直流。霍尔电流传感器能够检测几千安培的电流,精度范围在0.5%和2%之间,但是霍尔电流传感器的检测精度受温度和外界磁场影响较大,这就限制了霍尔元件的应用范围[6]。

        多年来磁通门传感器广泛用于地质勘探和太空探测中,传统的磁通门传感器还应用于弱磁场检测,比如地磁场探测、铁矿石探测、位移检测和无损检测等方面[7]。由于二次谐波解调电路的复杂性和工业磁材料性能的限制使得这种传感器对于一般工业应用来说过于昂贵。近年来随着软磁材料的快速发展和电子元件价格的下降使得磁通门电流传感器经济价格上可与霍尔传感器进行相比。同时,对于直流测量应用的性能优越,磁通门电流传感器不失为一种好的选择。与霍尔传感器相比,磁通门电流传感器具有低温漂和低漂移的优点。由于磁通门电流传感器的磁芯工作在周期性的饱和与非饱和状态,所以磁场偏移得到有效抑制,同时保证了磁通门电流传感器较高的测量精度。

        由于磁通门能够检测的最大磁场不过数十高斯,所以磁通门仅适用于微弱的直流或者低频交流电流的检测。复杂的二次谐波处理电路以及铁磁材料性能的限制,使得磁通门电流传感器成本较高,在工业领域的应用中存在着局限性。

        IV应用现状及前景预测

        磁通门从其问世以来得到了不断的发展和改进,被广泛应用在各个领域,如地磁研究、地质勘探、石油测井、空间磁场探测、磁性导航、武器侦察、探潜、磁性材料测试和材料无损探伤等弱磁场探测的各个领域。近年来,磁通门在宇航工程中也得到了重要应用,例如,用来控制人造卫星和火箭的姿态,测绘太阳的“太阳风”和带电粒子相互作用的空间磁场、月球磁场、行星磁场以及星际磁场的图形等。美国宇航局(NASA)目前正在制订的一项雄心勃勃的微型仪器技术开发计划,主要目的是发展适合21世纪的小型、低价、高性能航天器,利用MEMS技术对航天器有效载荷的某些机电部件进行微型化,以极大地减小各种科学仪器和传感器的体积和质量,提高探测器的功能密度。美国喷气推进实验室(JPL)称这些微型仪器将是新的微型实验室的心脏,它们主要包括:火星登陆器、微加速度计、微磁强计、微湿度计、微气象站、微地震仪、微集成相机、微成像光谱仪以及微推进器等。由此可见,微型磁通门在其计划中的位置。

        目前磁通门技术的发展方向有:1、提高分辨率。2、提高测强精度。3、提高分辨率、带宽和精度的综合技术水平。4、提高测量上限。5、提高分辨率、精度和拓宽量程的综合技术水平。6、研制简易型、微型化和元件化磁通门器件。

        传统制造磁通门的方法是在高导磁铁芯上用机械的方法缠绕上励磁线圈和感应线圈制成探头,再与接口电路连接起来,这种方法制作的磁通门在体积、质量以及功耗等许多方面都难以实现微型化。目前,利用MEMS技术与半导体集成电路工艺相结合是研制微型磁通门传感器的突破口。

        微型磁通门传感器的研究方向如下:①系统化,将探头与接口电路完全集成在一个芯片上,制成真正的磁通门MEMS系统;②阵列化,根据需要在一个芯片上制作一系列磁通门探头不仅可以提高传感器的性能,也可完成某些特定的功能,如制作微型磁罗盘;③利用微加工技术,从而提高磁通门传感器的性能,特别是磁芯的性能;④利用计算机模拟与仿真软件对磁通门的接口电路进行模拟优化,提高电路的性能;⑤利用计算机对微型磁通门探头结构进行模拟计算,以缩短设计周期,提高研究效率,进一步降低成本;⑥向实用化、商品化方向发展,从而促进相关产业的发展。

        现在一些国际上的公司已经将传感器微型化进行了生产,并取得不错的成绩,以霍尔传感器的应用广泛,已实现产品化。剑桥大学将磁通门原理制成测量探头应用在PCB板上,成功制得了产品。

        V参考文献

        [1]吴嘉慧,施文康,“磁通门技术在检测中的应用”,国内技术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.

        [5]PiotrFrydrych,“Two-Axis,MiniatureFluxgateSensors,”IEEETransMagn,vol.48,no.4,pp.1458-1488,2012.

        [6]GuillermoVelasco-Quesada,“Designofalow-consumptionfluxgatetransducerforhigh-currentmeasurementapplications,”IEEESensorsJ.,vol.11.no.2,pp.280-287,2011.

        [7]RipkaP,BillingsleySW.Fluxgate:Tunedvs.untunedoutput,IEEETrans.Magn.1988,(34),1303-1305

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