7 種電流傳感器原理簡介，趕緊收藏！

1、電阻分流器檢測技術(shù)

這是我們最容易想到的一種電流檢測技術(shù)，因為在學(xué)校里我們就學(xué)習(xí)過 I = U/R 。因此測量電阻兩端的電壓，即可以間接的測量出電流的大小。

因此，分流器檢測技術(shù)就是根據(jù)電流通過電阻時在電阻兩端產(chǎn)生電壓進(jìn)行測量的。

應(yīng)用領(lǐng)域：電阻分流器檢測在低頻率小幅值電流測量中，表現(xiàn)出高的精度和較快的響應(yīng)速度。工業(yè)領(lǐng)域中，在不涉及到測量回路與被測電流之間隔離的場合，分流器是將電流信號轉(zhuǎn)變成電壓信號的的低成本方案。

友情提示：這里分流器就是指的電阻，這種電阻除了常見的合金電阻外，還有 MOS 的導(dǎo)通電阻哦。

2、電流互感器

電流互感器原理是依據(jù)電磁感應(yīng)原理的。電流互感器的作用是可以把數(shù)值較大的電流通過一定的變化轉(zhuǎn)換成數(shù)值較小的二次電流，用來進(jìn)行保護(hù)、測量等用途。電流互感器的工作原理基于法拉第電磁感應(yīng)定律，即一個變化的磁場可以產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。在電流互感器中，主要通過一個線圈（一般為一定數(shù)量的匝數(shù)）將被測電流引導(dǎo)通過，從而在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流。這兩個線圈通過一個磁介質(zhì)（如鐵芯）相互耦合，從而實現(xiàn)電流的傳遞和轉(zhuǎn)換。通過電流互感器，原始電路中的大電流可以轉(zhuǎn)換成較小的二次電流，使得后續(xù)的測量和保護(hù)工作更為方便和精確。這種轉(zhuǎn)換還有助于減少電路中的能量損耗，提高系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性。

應(yīng)用領(lǐng)域：在電力系統(tǒng)中，電流互感器常用于電流測量、故障保護(hù)、電能計量等方面。通過測量二次電流的大小，可以準(zhǔn)確地獲取原始電路中的電流信息，從而實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的監(jiān)控和控制。在工業(yè)領(lǐng)域，電流互感器也廣泛應(yīng)用于各種電力設(shè)備和控制系統(tǒng)中，為工程運(yùn)行和管理提供了可靠的技術(shù)支持。電流互感器作為電力系統(tǒng)和工業(yè)控制中不可或缺的一部分，通過電磁感應(yīng)原理的巧妙應(yīng)用，實現(xiàn)了對大電流的轉(zhuǎn)換和測量，為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行以及工業(yè)生產(chǎn)的高效進(jìn)行提供了重要的技術(shù)保障。

3、霍爾電流傳感器

開環(huán)的霍爾電流傳感器采用的是霍爾直放式原理閉環(huán)的霍爾電流傳感器采用的是磁平衡原理。閉環(huán)的在響應(yīng)時間跟精度上要比開環(huán)的好很多。開環(huán)和閉環(huán)都可以監(jiān)測交流電，一般開環(huán)的適用于大電流監(jiān)測，閉環(huán)適用于小電流監(jiān)測。優(yōu)點：封裝尺寸小，測量范圍廣，重量輕，低電源損耗，無插拔損耗。

開環(huán)式霍爾傳感器的工作過程：當(dāng)原邊電流（Ip）通過一根導(dǎo)線時，周圍會產(chǎn)生一個磁場，這一磁場的大小與電流的強(qiáng)度成正比。這個磁場可以被一個磁芯聚集，然后傳遞到霍爾效應(yīng)傳感器上?；魻栃?yīng)傳感器是一種利用霍爾效應(yīng)來測量磁場強(qiáng)度的器件，當(dāng)它感受到磁場時，會產(chǎn)生一個電壓信號輸出?；魻栃?yīng)是指當(dāng)電流通過載流子密度均勻分布的半導(dǎo)體材料時，垂直于電流方向施加磁場時，會產(chǎn)生橫向的電壓差，這就是霍爾效應(yīng)。霍爾器件通常包括一個薄片狀的半導(dǎo)體材料，上面施加有電流，同時垂直于電流方向有磁場作用，從而在器件的側(cè)面產(chǎn)生電壓信號。這一輸出信號經(jīng)過信號放大器放大后，就可以直接輸出?；魻柶骷敵龅男盘柗从沉嗽呺娏鞯膹?qiáng)度和方向。通過測量霍爾器件的輸出信號，可以準(zhǔn)確地了解原邊電流的情況，這在電力系統(tǒng)的監(jiān)測和控制中具有重要的應(yīng)用價值。因此，利用霍爾效應(yīng)傳感器測量原邊電流，可以實現(xiàn)非接觸式、精準(zhǔn)度高的電流測量，為電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行和故障檢測提供了可靠的技術(shù)手段。

IC 封裝形式的霍爾電流傳感器，如 ACS712。

閉環(huán)霍爾電流傳感器的工作過程：在電流互感器中，當(dāng)原邊電流（IP）通過一根導(dǎo)線產(chǎn)生磁通時，這一磁通通過磁芯被集中在磁路中?；魻柶骷还潭ㄔ诖怕分械臍庀秲?nèi)，用于檢測磁通的強(qiáng)度。通過繞在磁芯上的多匝線圈，產(chǎn)生反向的補(bǔ)償電流，目的是抵消原邊電流（IP）產(chǎn)生的磁通，使得磁路中的磁通始終保持為零。這種補(bǔ)償電流的生成是通過霍爾效應(yīng)和輔助電路實現(xiàn)的?；魻柶骷兄酱艌龅淖兓?，并產(chǎn)生一個信號，這個信號通過輔助電路處理，最終驅(qū)動多匝線圈產(chǎn)生補(bǔ)償電流。這樣，通過調(diào)節(jié)補(bǔ)償電流的大小，可以確保磁路中的磁通始終為零，從而實現(xiàn)對原邊電流的精確測量?；魻柶骷洼o助電路產(chǎn)生的副邊補(bǔ)償電流準(zhǔn)確地反映了原邊電流的大小。經(jīng)過特殊電路的處理，傳感器的輸出端能夠輸出反映原邊電流變化的電流信號。這種處理通常包括放大、濾波和線性化等步驟，以確保輸出信號的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

通過補(bǔ)償電流的調(diào)節(jié)和特殊電路的處理，電流互感器能夠?qū)崿F(xiàn)對原邊電流的精確測量和輸出，為電力系統(tǒng)的保護(hù)、控制和監(jiān)測提供了可靠的技術(shù)支持。

4、磁通門電流傳感器

磁通門傳感器是一種利用高導(dǎo)磁鐵芯在交變磁場下飽和特性的傳感器，它能夠測量弱磁場的強(qiáng)度。其工作原理基于法拉第電磁感應(yīng)定律和磁性材料的非線性特性。在磁通門傳感器中，通常采用高導(dǎo)磁率的軟磁材料作為磁芯。當(dāng)交變電流通過傳感器的原邊線圈時，磁芯會被交變磁場過飽和激勵，形成非線性響應(yīng)。

傳感器的結(jié)構(gòu)可以類比特殊的變壓器。當(dāng)外部磁場作用于傳感器時，磁芯的勵磁狀態(tài)變得不對稱，導(dǎo)致輸出信號發(fā)生調(diào)制。通過檢測輸出的調(diào)制信號，就可以測量外部磁場的強(qiáng)度和方向。傳感器輸出的信號通常是激勵信號的二次諧波，需要經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚聿拍艿玫娇捎玫臏y量數(shù)據(jù)。磁通門傳感器具有許多優(yōu)點，包括高分辨率、廣泛的測量范圍（尤其是針對弱磁場）、可靠性高、能夠直接測量磁場分量等。由于其特性，磁通門傳感器特別適用于高速運(yùn)動系統(tǒng)中對磁場進(jìn)行精確測量的場景。因此，在工業(yè)和科學(xué)領(lǐng)域，磁通門傳感器發(fā)揮著重要作用，為各種應(yīng)用提供了可靠的磁場測量解決方案。

5、羅氏線圈

羅氏線圈，又稱磁位計，是一種空心線圈，通常繞制在非磁性骨架上，用于測量大電流，其工作原理基于電磁感應(yīng)。羅氏線圈具有許多優(yōu)點，包括測量范圍寬廣、精度高、絕緣性能良好以及不易發(fā)生磁飽和等特點。然而，它的適用范圍局限于交流電流的檢測。由于羅氏線圈的設(shè)計特點和工作原理，它主要用于測量交流電流。通過電磁感應(yīng)原理，當(dāng)交流電流通過羅氏線圈時，會在線圈內(nèi)產(chǎn)生變化的磁場，進(jìn)而誘導(dǎo)出感應(yīng)電動勢。通過測量感應(yīng)電動勢的大小，可以準(zhǔn)確地推斷原始電路中的電流強(qiáng)度。

然而，羅氏線圈并不適用于直流電流的測量，因為直流電流無法產(chǎn)生變化的磁場，無法通過電磁感應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。因此，對于需要測量直流電流的應(yīng)用場景，需要選擇其他類型的傳感器或測量設(shè)備?？偟膩碚f，羅氏線圈作為一種常見的電流測量器件，在交流電流測量方面具有廣泛的應(yīng)用，但需要注意其局限性，即僅適用于交流電流的測量。

6、巨磁阻電流傳感器

巨磁電阻傳感器是一種利用巨磁電阻效應(yīng)來測量磁場的傳感器。它通常由四個巨磁電阻構(gòu)成惠斯通電橋結(jié)構(gòu)。這個惠斯通電橋結(jié)構(gòu)的設(shè)計有助于減少外界環(huán)境對傳感器輸出穩(wěn)定性的影響，并提高傳感器的靈敏度?；菟雇姌蚴且环N電路結(jié)構(gòu)，由四個電阻組成，分別為兩個主動電阻和兩個被動電阻，它們被安排在一個平衡電橋的形式中。當(dāng)外部磁場作用于巨磁電阻傳感器時，電橋中的電阻值會發(fā)生微小的變化，從而引起電橋的不平衡。這個不平衡信號經(jīng)過信號處理電路后就可以轉(zhuǎn)換成磁場的測量值。

通過惠斯通電橋結(jié)構(gòu)，傳感器可以實現(xiàn)高靈敏度的磁場測量。同時，由于電橋結(jié)構(gòu)的特性，它能夠抵消部分環(huán)境因素的影響，使得傳感器的輸出更加穩(wěn)定可靠。巨磁電阻傳感器在工業(yè)、汽車等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，用于測量磁場并提供精確的磁場信息。其惠斯登電橋結(jié)構(gòu)為其穩(wěn)定性和靈敏度的提升提供了重要保障。

7、光纖電流傳感器

激光束經(jīng)由光纖傳輸，并通過起偏器產(chǎn)生偏振光，隨后通過自聚焦透鏡射向磁光晶體：在外部電流產(chǎn)生的磁場作用下，偏振光的偏振面將會旋轉(zhuǎn)θ角度；經(jīng)過檢偏器和光纖，最終進(jìn)入信號檢測系統(tǒng)。通過對θ的測量，可以精準(zhǔn)獲取電流的數(shù)值。當(dāng)系統(tǒng)中的兩個偏振器透光主軸夾角設(shè)置為45°時，經(jīng)過傳感系統(tǒng)后的出射光強(qiáng)可用如下公式表示：l =（Io/2）*（1+sin2θ）其中Io為入射光強(qiáng)。通過測量出射光強(qiáng)，即可獲得θ的數(shù)值，從而實現(xiàn)電流大小的測量。這種傳感系統(tǒng)的優(yōu)點有：

易安裝：繞細(xì)光纖在導(dǎo)體上，實現(xiàn)電流檢測，輕便小型化。無電磁干擾：光學(xué)器件構(gòu)成，抗電磁干擾，穩(wěn)定輸出。廣泛測量范圍：無鐵心磁飽和，適用低至高頻、大電流。信號傳輸優(yōu)勢：光纖傳輸波形畸變小，傳輸損耗小，長距離傳輸。

附表：各種電流采樣技術(shù)的優(yōu)缺點和使用范圍