在科技快速發(fā)展的今日,，電的應用隨處可見,，工業(yè)用電,，生活用電,，電的實際需求直接推動電流檢測技術的不斷發(fā)展和進步,。檢測電流,、控制電路、防止漏電危險的發(fā)生,，能實現這些功能的傳感器應運而生并不斷發(fā)展和進步,。

電流傳感器，是一種檢測裝置,，能感受到被測電流的大小,，并能將檢測感受到的電流信息，按一定規(guī)律變換成為符合一定標準需要的電信號或其他所需形式的信息輸出,，以滿足電流信息的傳輸,、處理,、存儲、顯示,、記錄和控制等要求,。

按照技術原理，可以分為分流器,、電流互感器,、霍爾電流傳感器、磁通門電流傳感器等,。

01 分流器

分流器測量電流的基本原理是歐姆定律,，是通過被測電流電路中串聯(lián)電阻兩端的電壓來測量直流電流。它的結構簡單,，使用方便,，在低頻小電流測量中，具有高精度和響應快的特點,；但在大電流測量中,，會有很大的誤差。因為分流器的材料一般是銅的合金,，為了測量準確,，導體電阻不宜過小，但大電流會產生大量歐姆熱,；如果減小導體電阻,，又勢必增加分流器的尺寸，降低精度,，提高生產的成本,。因此，一般分流器更適合于偏小的電流測量,。

02  電流互感器

電流互感器是用來測量,、保護、監(jiān)控用電設備的重要器件,。電流互感器的基本原理：通過設計原邊與副邊的繞組匝數關系,，用副邊的感應電流值的大小去反應原邊電流值的大小。由于電流互感器的特性,，二次負載阻抗很小,，接近于零，所以,，對外部電路的要求較低,。這是一種常見的交流測量方式。工藝成熟,、制造方便,，能滿足一般交流電流測量要求,。

03 霍爾電流傳感器

霍爾電流傳感器基于霍爾效應?；魻栃傅氖?，有小電流通過的一個半導體薄片置于磁場中，受到磁場作用影響電流發(fā)生偏轉,，在控制電流的垂直方向上的半導體兩側形成了電壓差,，該電勢差就是霍爾電壓?；魻栯妷旱拇笮?，與磁場強度和半導體內通過的控制電流成正比。

根據霍爾電壓與磁場強度的正比例關系,，設計裝置,，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度一個因素的影響,，進而霍爾電壓的變化可以反應磁場強度的變化。而磁場是由相應電流產生的,，與電流具有明確的聯(lián)動關系,。這就是利用霍爾元件測量電流強度的基本原理。

開環(huán)式霍爾電流傳感器

當在一根長導線中通以電流時,，在導線的周圍會有磁場產生,，該磁場的大小與通過導線的電流成正比。利用薄半導體片的霍爾效應,，測量霍爾器件感應生成的電壓信號,，經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,；缺點是精度、線性度較差,、響應速度較慢,、且溫漂較大。

閉環(huán)霍爾電流傳感器

磁平衡式霍爾電流傳感器是依據磁場平衡原理工作的,。原邊電流在聚磁環(huán)處所產生的磁場,，使得霍爾元件上產生電壓偏差；電壓信號傳遞給放大器后,，經過放大的電流信號輸送給線圈,，在線圈上感應出的電流所產生的磁場,，方向與原邊磁場相反。經過反復調整放大器輸出電壓,， 原邊產生的磁場與線圈產生的磁場在氣隙處互相抵消,，從而使得半導體薄片處于零磁通的環(huán)境中。達到這種平衡狀態(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)點是精度高,、響應時間快,、溫漂小、線性度好及抗*力強,；缺點是測量范圍較固定,，成本、能耗較高,。

04 磁通門電流傳感器

磁通門傳感器是應用被測磁場中高導磁率磁芯在交變磁場的飽和鼓勵下,，其磁感應強度與磁場強度的非線性關系來丈量弱磁場的。這種物理現象對被測環(huán)境磁場來說仿佛是一道“門”,，經過這道“門”,，相應的磁通量即被調制，并產生感應電動勢,。應用這種現象來測量電流所產生的磁場,，從而間接的到達測量電流的目的。

如果將磁通門激勵電流產生的二次諧波信號放大后驅動補償線圈,，使得聚磁磁芯中的磁通與原邊電流產生的磁通相互抵消,，保持為“零”，即所謂“零磁通”狀態(tài),。如下圖,，則稱之為閉環(huán)磁通門電流傳感器。

磁通門電流傳感器的精度要比霍爾電流傳感器更高,，原因在于：1.磁通門原理的高靈敏性,；2.閉環(huán)磁平衡技術，輸出嚴格按照匝比對應關系,；3.磁通門原理使用整體磁芯,，不帶任何氣隙，因此無漏磁,，亦沒有位置誤差,；4.雙磁通門探頭設計，補償并消除磁通門探頭振蕩諧波影響,，輸出更干凈,，零點失調更小,。

05 不同技術路線優(yōu)缺點對比

對比上述幾種電流傳感器當中，分流器,、互感器,、和磁通門電流傳感器，優(yōu)缺點如下：

分流器

優(yōu)點：足夠簡單,、使用靈活,、電流低時成本優(yōu)勢明顯、適用于幾百安培以下,；

缺點：僅適用于直流,、電流大時設計困難、插入損壞大效率低,、隔離應用時系統(tǒng)復雜,；

互感器

優(yōu)點：簡單、交流精度較高,；

缺點：僅適用于交流或者脈動直流,、體積大；

磁通門電流傳感器

優(yōu)點：具有高精度,、交直流通用,、全量程、低零漂,、低溫漂、高帶寬等優(yōu)點,；

缺點：技術壟斷,，商用成本高，國內尚未能大規(guī)模應用,。

06 電流傳感器未來發(fā)展趨勢

1,、高靈敏度

被檢測信號的強度越來越弱，這就需要磁性傳感器靈敏度得到極大提高,。應用方面包括電流傳感器,、角度傳感器、齒輪傳感器,、太空環(huán)境測量,。

2、溫度穩(wěn)定性

更多的應用領域要求傳感器的工作環(huán)境越來越嚴酷,，這就要求磁傳感器必須具有很好的溫度穩(wěn)定性,，行業(yè)應用包括汽車電子行業(yè)。

3,、抗干擾性

很多領域里傳感器的使用環(huán)境沒有任何評比,，就要求傳感器本身具有很好的抗干擾性,。包括汽車電子、水表等等,。

4,、小型化、集成化,、智能

要想做到以上需求,，這就需要芯片級的集成，模塊級集成,，產品級集成,。

5、高頻特性

隨著應用領域的推廣,，要求傳感器的工作頻率越來越高,，應用領域包括水表、汽車電子行業(yè),、信息記錄行業(yè),。

6、低功耗

很多領域要求傳感器本身的功耗極低,，得以延長傳感器的使用壽命,。應用在植入身體內磁性生物芯片，指南針等等,。

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