4种不同电流检测的实现方式与原理

在对于电信号采集的设计中，其中对电流信号的采集是非常常见的，根据电流信号的属性，如信号大小、信号周期等因素，以及采样的需求指标不一样，往往需要选择不同的采样方式进行采样。

常见的电流信号采集一般有4种：

1、电流互感器（CT）采集

2、锰铜分流器采集

3、霍尔传感器采集

4、罗氏线圈采集

首先，电流互感器是由闭合的铁心和线圈绕组组成。其原理与变压器原理类似，都是根据电磁感应原理，将一次绕组的待测电流变换为2次绕组的小信号，再通过电阻等电路进行小信号的电流电压转换，然后送入ADC、计量芯片等器件进行采样。

其中，额定1次侧与2次侧的电流比值，就是该互感器的额定系数K。K值可以是几百，也可以是几千，这是通过绕组的匝数来决定的。

在使用电流互感器时，应该选择合适的额定输入与变比，否则可能会影响检测精度及互感器本身的安全，并且在2次侧不允许开路。因为开路时，1次侧电流全部成为磁化电流，容易造成铁心过度饱和磁化，发热严重甚至烧毁线圈。电流互感器一般在电表等设备中被广泛采用。

锰铜分流器就是采用锰铜材料制作的一个小电阻，该电阻用于电流信号的取样，当通过将电流时，会在两端产生的压降，一般在额定输入时一般标准化为75MV，压降信号就可以作为采样小信号通过放大电路等处理之后送入ADC、计量芯片等器件进行采样。

但不同于互感器的间接采样，由于是直接采样，在很多电路中需要进行其他电路部分的隔离处理。由于材料具有低温度系数，减少了环境温度变化引起精度变化。

霍尔传感器采集是基于霍尔原理，一般接口由电信号输入，信号输出及电源接口组成，是将一次大电流变换为二次微小电压信号的传感器。

霍尔传感器又分为开环和闭环两种，其区别于互感器的地方在于霍尔传感器的输出信号不是感应电流，而是通过检测霍尔感应电动势，再通过内置控制电路与电源来实现电流信号大小的输出。由于也是隔离检测，加上其测量范围广、精度高、线性度好等优势，在很多地方被广泛应用。

最后再说一下罗氏线圈，也叫罗柯夫斯基线圈，是一种测量交流电流的器件，并不能测量直流。其与电流互感器最根本的区别，就是该器件没有铁芯，靠的也是电磁感应原理，直接在2次侧产生感应信号，由于没有铁芯，罗氏线圈可以测量很大的电流。

但是，测量出来的信号相对于电流互感器较弱，所以需要对其进行放大处理后再进行测量，罗氏线圈由于无磁饱和现象，所以测量范围可从数安培到数百千安，并且因为其柔性结构的原因，很多时候安装不受限制多以在一些大电流的特殊场合常常被采用。

以上就是4种电流采样方式的原理与特点，在设计过程中需要根据实际情况进行选择，希望这篇文章能对大家有所帮助。  

审核编辑：汤梓红