电流传感器的磁调制工作原理详解

无论测量精度和分辨率，还是稳定性，AnyWay磁调制式电流传感器比巨磁电阻效应电流传感器、光纤电流传感器、霍尔电流传感器等测量元件高很多，因此常用于计量检定等高精度高稳定性要求的测量领域，下面我们介绍电流传感器的磁调制工作原理。

图1 AnyWay磁调制电流传感器原理框图

如图1，磁调制式直流放大器主要由耦合线圈、补偿线圈、调制解调、信号调理、功率放大和状态监测等几部分组成。

图2 矩形磁化曲线

为了获得高精度高稳定性的产品性能，AnyWay磁调制电流传感器采用双铁芯线圈，并且要求两个耦合线圈具有相同的结构尺寸、有相同匝数的激磁绕组、铁芯磁性能高度接近，同时要求铁芯具有高矩形比的磁化曲线（如图2），即要求铁芯的初始磁导率尽可能高，同时饱和磁感要低，使铁芯容易进入高度饱和状态。接线时将两线圈的同名端反向联接， 使调制电路输出的激励信号产生的磁场在两铁芯中大小相等方向相反，这样使由激励信号产生的激励磁场与由输入的被测量直流电流产生的磁场在一个铁芯中方向相同，从而等到加强，并使这个铁芯迅速进入磁饱和状况；而在另外一个铁芯中产生的磁场方向相反，就会互相削弱，从而延迟铁芯进入饱和状况，这样使得两个激磁绕组中感应的电压的偶次谐波同相，相加后会得到加强；而在这两个激磁绕组中感应的电压的奇次谐波反相，相加后会互相削弱或抵消。因此这两个激磁绕组对偶次谐波有选频和放大作用，而对奇次谐波有抑制作用，达到选频效果。激磁线圈中偶次谐波的大小与被测直流电流的大小成正比，把偶次谐波信号进行调理和功率放大后，就可以得到我们所需的电流检测信号。同时，激励线圈输出的偶次谐波的偏移方向可以反映输入电流的方向。

这种方案通过合理选择激励线圈的结构尺寸和线圈匝数，可使磁调制器具有较好的分辨力和较高灵敏度以及较低的噪声。为了进一步消除因铁芯磁性能非线性和离散性以及电磁环境和温度等因素的影响，提高产品性能和测量精度和稳定度，引入了补偿线圈，由功率放大器输出的电流检测信号驱动这个补偿线圈，使它产生的磁场抵消输入母线电流产生的磁场，从而消除了铁芯磁场工作点等问题的影响，这时流过补偿线圈的驱动电流与输入的被测量电流成线性函数关系--等安匝关系，因此流过补偿线圈的电流就可以真实地反映母线电流的大小和方向。
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