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電流傳感器范文1
【關鍵詞】磁阻效應；電流傳感器；工作特性
中圖分類號：O47文獻標識碼： A
一、前言
電流傳感器（MRCS）是通過采取銻化銦一銦（InSb-In）磁阻元件（MR）組合而制成的，這種電流傳感器不僅僅保持了霍爾電流傳感器的良好特性，而且還還有許多其他的優良特點，體積較小、價格廉惠、結構簡單并且可以大量生產。設建電流傳感器就是為了測驗微弱點流，這個電流傳感器是經過一起講兩個InSb―In磁阻元件阻值同時更變的方法來達到這個目的的，這個電流傳感器消除了大容量的耦合電容，而且還可以縮減提及容量和提高改善頻率特質。
二、InSb-In磁阻薄膜的特質
所謂的磁阻效應就是說材質電阻是受外界增加的磁場的大小的變化而變化的，然而半導體磁敏材質則是因電流方向相垂直方向的磁場對它產生作用而會受到影響，具體的內容就是因為洛倫茲力的作用，然而載流子移動的方向有了變化，隨后使得電流行徑變長了，因而導致電阻數值變大了，磁阻效應分為兩種，一個就是物理磁阻效應，另一個就是幾何磁阻效應。首先來探討下物理磁場效應，對于物理磁場效應來說，兩種載流子 （電子和空穴）的移速率相比而言相差非常大的半導體材質，他們之中移速率相對而言大一點的是一種載流子導致電阻受到變化。除此之外，幾何磁阻效應就是，對于主要材質確定的半導體磁敏電阻，它們的幾何形狀會牽扯到磁阻效應，也就是說，會對磁阻效應產生相當大的影響。還有一些就是長與寬的比例不相同或者幾何形狀不太相同的磁敏電阻，它們的磁阻效應也會不相同，因此為了加強幾何磁阻的效應強度，我們會想方設法來達到這一目的，可以使得長與寬的比例變得愈來愈小，就是有關寬度方向的長度相對于長度方向的長度是它的若干倍數，也就是長度與寬度的比例值比1小。
三、InSb-In薄膜制作工法
制作InSb―In磁阻元件有很多種方法，最為傳統的方法就是將塊狀形態的單晶切成厚厚的薄片，然后再通過加工粗略地打磨再度縮小薄片的薄度,再之后就是進行精工打磨讓它變得光滑拋光，使之成為厚度是30-60微米的薄薄的條片，還要做的就是做好短路的電極，做這個短路電極就是為了要縮減長度和寬度的比例值。做這樣的元件是要有精細的技巧，利用的是真空鍍膜的技巧，需要掌控材質的化學計量比例與掌控結晶程序，然后才使得薄薄的膜片中的In發出時形成了針狀體態，然而還有一個就是銦針所起到的作用就是短路的電極，它的主要的工法流程步驟是，基片拋光，真空蒸鍍，熱處理，光刻，初測分選，焊引線最后就是測量分類。它的組成元件是是導線、絕緣基片、InSb-In磁阻元件MR1和MR2、永磁體、五個引腳等等。
四、InSb-In磁阻型電流傳感器的構造
InSb-In磁阻型電流傳感器主要是由導線、絕緣基片、InSb-In磁阻元件MR1和MR2、永磁體和五個引腳組合而成的。這種電流傳感器的MRCS的結構有圖展示，圖1所示。InSb-In磁阻型電流傳感器的金屬外殼有著屏蔽和保護傳感器的作用。MR1和MR2是相對稱擱置的一組磁阻元件，它們的電阻數值基本上是相等的，并且永磁體元件始終會給它們產生偏放磁場B，等到檢測電流通過的導線位于MR1和MR2的對稱軸的地方。電路圖如圖2所示，其中MR1和MR2都是通過恒流源所提供電流的，并且電流是I0.在待檢測交變電流通過4、5處的時候，在線路的四周圍會產生空間磁場。在此空間磁場一個一個流穿MR1和MR2的時候，有那么一瞬間它們的方向是相反的，因此這樣的磁場在同MRCS里面永磁體的偏放磁場B相互疊重在一起的時候會讓MR1和MR2受到影響，其中一個的電阻數值會因此而變大，而另外一個電阻數值會因此而變小。這樣的兩種磁阻元件的電阻數值的變化會影響圖中的Ua、Ub電位的變化，將Ua、Ub兩端的信號不在同一時刻通過電壓跟隨導線進入差動比例運放電路實行變大，這樣子就可以得到輸出信號U0.
圖示1，MRCS結構示意圖
圖示2信號處理電路圖
五、實驗結論和分析
讓等到檢測信號的頻率處于50Hz不波動，等待檢測電流i從10mA加大到100mA，此時我們可以看出來輸出電壓從50mV連續加大到350mV，實驗結果如圖3所示。
圖示3輸出電壓和等待檢測電流的關系
然而讓等到檢測的信號處在60mA上不波動，頻率就會從1Hz加大到20000Hz，在我們監察到頻率在70-500Hz的時候，此時的輸出的電壓就是最大的，是208mV；然而頻率在1-70Hz的時候，輸出電壓慢慢加大；頻率是500-15000Hz的時候，輸出電壓慢慢的下降下來；在大于15000Hz的時候，輸出電壓的變化頻率就比較小了，基本上處于平緩的狀態，那么我們就可以得到結果如圖4所示，它的通頻帶是7-1800Hz，在這樣的頻率范圍之內，輸出特質才可以達到十幾測驗的目標。
依照直線通過交變電流的時候他的四周圍空間磁場和電流的關系，通過計算可以知道，U0是跟隨者i的變大而連續線性變大的，所以就可以出現圖3所示的結果。
在維持電路處于靜態工作的時候，使得外面的溫度從―25攝氏度慢慢上到到55攝氏度，由此我們可以了解到試樣品A、試樣品B、試樣品C和試樣品D的輸出電壓的變化范圍都不是很大，其中四條曲線都基本上呈現的是上升趨勢。就如圖4所示。
圖4輸出電壓和溫度關系
因為這個溫度的改變，使得兩個InSb的磁阻都會有一定的變化量，經過式子可以明確地推導出U0=0.
經過實驗測試可以明顯地顯示出這樣的設計在理論的基礎上可以很有效地一直溫漂。我們可以從圖示5中看出，四條曲線都分別是通過四個同樣的電路制造樣品A、B、C、D而測試得到的結論。它們的靜態的工作點是不一樣的，這和一樣的參數元件之間有著事實上的差距是有關的。溫度從―25攝氏度升溫直到55攝氏度的時候，輸出電壓的變化幅度是0.14-1.21V，變化速率的范圍是每攝氏度0.0294%-0.0491%。這個就和電路中元件的組成和跟隨溫度的變化的性能是有關系的。
六、小結
利用InSb-In共晶型薄膜磁阻元件，然后還有偏磁體系和放在中軸線的線路組成磁阻型電流傳感器，而且還建設了一種能讓輸出信號能有比較大幅度的信號處理電路。經過這個測試我們可以知道各種元件之間的變化在他們之間或多或少都會是有一定的聯系的。如果使得等待檢測信號的電流強度或者是頻率發生變化的話，那么InSb磁阻所在的磁場就會相應的發生改變。因而就會使得磁阻阻值發生改變，進而再會引起輸入信號Ua、Ub的變化。
我們可以把輸入信號來實行差模治理，然后再通過計算進而抉擇出最為適宜的電路參數，除去了偏放的直線電流電平，最后我們可以得到和等待檢測微弱電流信號形成正比例的放大倍數的信號。
這個電流傳感器的通頻帶是7-1800Hz，并且可以測驗到的微弱電流的信號最低可以達到10mA，而且得常有效的對于溫漂有著強大的抑制作用。
【參考文獻】
[1]翟學明. 輸電線路絕緣子泄漏電流高精度檢測與數據壓縮技術的研究[D].華北電力大學,2012.
[2]邢佳. 基于系統比例測量的非接觸式微弱電流檢測系統及其應用[D].天津大學,2010.
[3]程志奇. “磁傳感器及其應用技術”講座 第四講 磁敏電阻傳感器(一)[J]. 自動化儀表,1988,08:39-44+32.
電流傳感器范文2
關鍵詞： 無損測量；電渦流；測厚；電路
0 引言
電渦流無損檢測具有很悠久的歷史，從Michael Faradays
總結出電磁感應定律，即變化的磁場能產生電場以來，電磁感應相關技術取得了巨大的發展。后來Foster提出的通過分析系統的阻抗變化來分析渦流檢測儀的干擾因素，為渦流檢測提供了很好的理論依據，大大推動了電渦流無損檢測技術的發展。通過對阻抗分析法的有效運用，電渦流測量技術已經滲透到我們工業測量的方方面面，包括了航空航天、核工業、機械、冶金、石油、化工、機械、汽車等部門，電渦流無損技術的快速發展，相關研究和運用也越來越廣泛，其中傳感器的電路設計和測量精度的控制都是研究的焦點。
1 渦流檢測原理圖
渦流檢測是無損檢測的一個分支，是運用電磁感應原理，將一半徑為r的線圈通過正弦波電流后，線圈周圍就會產生一交變磁場H1；若在距線圈x處有一電導率為a，磁導率為u厚度為d的金屬板，線圈周圍的交變磁場會在金屬表面產生感應電流，也稱作渦流。金屬表面也產生一個與原磁場方向相反的相同的相同頻率的磁場H2，反射到探頭線圈，導致載流線圈的阻抗和電感的變化，改變了線圈的電流大小及相位，原理圖如圖1所示。
圖1 電渦流測厚原理圖
2 測厚探頭的設計
圖2 電渦流測量電路整體設計圖
電渦流測量電路的整體測量電路設計圖如圖2所示，渦流探頭測量物體厚度后引起阻抗的變化，通過電橋電路轉化成電流信號輸出，也由于信號很微弱，需要經過放大器進行功率放大輸出，經過整波電路，把交流信號轉化為直流信號，然后把那些高頻的還有低頻的號過濾掉，得到干擾較小的電流信號，經過放大器盡心比例放大后接入ARM7的A/D轉換接口，把模擬信號轉化為數字信號，對信號進行控制然后接入數字示波器，觀察波形輸出，把結果通過PC機顯示出來[1]。
傳統的電渦流傳感器的測量電路主要是通過電橋法組成的，電橋法是將傳感器線圈的阻抗變化轉化為電壓或電流的變化，圖3是電橋電路的原理圖，線圈A和線圈B為傳感器線圈，線圈A為阻抗可調線圈，線圈B為測量線圈，傳感器原線圈的阻抗值等于線圈A設定的阻抗值，當線圈B接近被測鋼件時，線圈B的阻抗值發生變化，使電橋兩邊失去平衡，電橋的不平衡會使電阻兩邊產生不均衡信號通過放大器放大后進行檢波輸出就可以得到和被測量成正比的輸出信號，通過一定的方法進行線性擬合就可以得到輸出信號和鋼件淬火層厚度之間的關系，其中線圈A和線圈B都可以通過漆包線和絕緣套管繞制而成，線圈的阻抗大小由線圈的匝數決定，同時線圈的匝數和絕緣套管的內徑和外徑大小一起決定了探頭能后測量的范圍大小。經過實驗分析可知，線圈厚度越厚，渦流損耗越小，傳感器的的測量精度也越差；線圈外徑越大，渦流損耗越小，傳感器的測量精度也越差，相反若只是改變傳感器線圈的內徑對傳感器的測量精度影響不大。電渦流效應主要集中在待測物體表面，所以表面的平滑程度對測量的精度也有很大影響。（新型電渦流測量電路設計）
圖3 電橋電路原理圖
放大電路如圖4所示，輸出電壓的飽和極限等于運放的電源電壓V=Vf=R1*V0/（R1+R2），作用于反向輸入端，這里Vf也稱為反饋電壓，根據虛短和虛斷定義知電壓增益Av=（R1+R2）/R2=1+R2/R1，Av的值只取決于運放外部電路的電阻值R1和R2，由于通過電橋得到的信號時很微弱的，所以輸出的電壓信號通過放大器進行功率放大是很有必要的。
家用電器使用的都是220V交流電，而各種元器件要求使用的都是直流電。整流，就是把交流電變為直流電的過程，相當于在電路中接入了一個RC整流電路。利用二極管具有單向導電特性的作用，可以把方向和大小交變的電流變換為直流電。整流電路可以分為半波整流電路和全波整流電路。半波整流電路是由負載電阻、整流二極管和電源變壓器組成。變壓器把220V電壓通過線圈匝數比轉換為所需要的交變電壓，再把交流電變換為元器件可以使用的直流電。全波整流電路，可以看做是由兩個半波整流電路組合成的。在變壓器的中間取出一個線頭，把線圈分成兩個匝數比相同的線圈繞組，分別和一個二極管組成一個回路，兩個回路得到的電壓大小相等極性相反[4]。
家用的220V的交流電經過二極管整流之后，用于二極管的單向導電作用，方向變得單一了，由于轉換過程中還有有點路連接中都會產生大小不一的干擾，使正弦交變電壓信號出現波動。這種脈動直流一般是不能直接用來給無線電裝置供電的，要把脈動直流變成波形平滑的直流，這便是濾波[2][3]。
圖5 濾波電路
傳感器電路中使用濾波電爐就是為了把整流器輸出的直流電壓中的或大或小的波動成分盡可能地消除，改造成接近恒穩的直流電。為了排除電路焊接過程中造成的干擾，濾波電路一般都采用組合邏輯器件低通濾波器MAX280，濾波電路結構如圖5所示。
電容相當于是一個電能儲存的倉庫。在電路中，當電路中有電壓信號輸入時電容便開始不斷充電，把電能儲存在電容當中；當沒有外部電壓信號輸入時，電容就會把儲存的電能釋放出來，在回路中進行放電作用。電容在有電壓信號輸入的過程中電壓不斷升高，直到接近充電電壓；在關閉電壓信號后電容存儲的點亮逐漸降低，直到完全消失。電容器的容量越大，負載電阻值越大，充電和放電所需要的時間越長。這種電容帶兩端電壓不能突變的特性，正好可以用來承擔濾波的任務。
3 總結
通過對對電磁渦流傳感器的制作，對電磁渦流測量厚度的電路有了很深的理解，這主要也是在懂得了電渦流測量原理的基礎上進行的，電渦流測量儀作為一種非破壞性的涂層測量儀，可以在微米范圍內測量涂層厚度，儀器操作性強，運用的領域很廣泛，對制藥和冶煉等都有很好的運用前景，對電磁渦流電路的研究具有很好的指導意義。
參考文獻：
[1]于亞婷，新型電渦流傳感器開發[J].成都：電子科技大學，2011，4.
[2]趙昕明，高溫型電渦流位移傳感器及高精度測量電路[D].上海：同濟大學，2004.
電流傳感器范文3
電流一壓力傳感器(通常也叫做I／P)常常用在利用電信號來控制氣動閥的情況下。能夠將標準電信號變為壓強的這些傳感器在造紙、化工、提煉、食品加工等工廠中，得到廣泛的應用。
同其他任何儀器一樣，I／P的準確度也會隨著時間而漂移，甚至是使整個單元失效。由于在大多數的控制環路中，準確度是十分重要的，所以這種漂移和失效會導致重大的問題。例如：一個偏離基準的I／P會使閥門部分關閉，而不是全部關閉，這樣就很可能發生泄漏。好的情況下，只會造成產品浪費。壞的情況下，就會因閥門中的液體隨處流動，而造成巨大的損失和人員傷亡。類似地，閥門的部分關閉還會引發其他問題：從延誤生產到影響質量等問題。正由于這些問題，所以I／P和其他的儀器一樣，需要定期進行校正。
l／P校正的傳統方法
典型的I／P校正過程需要兩種儀器：壓力計或壓力校正儀、電流源或電流校正器。需要對其他的儀器(如電流到頻率轉換器或溫度傳感器)進行校正的技術人員可能還需要另外一些測試和信號源儀器，如頻率計或溫度校正器。如果既要校正儀器，又要給失效單元排錯，那么就需要在測試儀器中加上數字萬用表。為了滿足這些要求，技術人員最終將不得不在不同的儀器間玩魔術似的擺弄或是經常往來于儀表商店。
校正過程本身包括許多步驟。首先，技術人員作As Found測量，給I／P加上特定的電流，然后記下輸出壓強，如果這些測試顯示I／P已超出容差范圍內，技術員就開始作As Left測試，其中包括在每個測試點上加最后一輪的電流源，并測量出壓強值。
使工作變得更復雜的是需要記錄每次測量的結果。例如，國際質量標準ISO 9000就要求記錄下所有的儀器校正結果，同樣的，屬于FDA、EPA、NRC和OSHA授權的工廠也必須滿足制定標準文件的要求。
這種記錄是十分繁瑣的，它要求技術員必須能夠靈活處理紙、筆和儀器的關系，有時候還需要中斷校正工作，以便及時記錄下測試結果。此外，技術人員通常還需要計算出每個測試中錯誤的百分比并加以記錄。這不僅很枯燥，而且易于出錯，這種錯誤可能會導致儀器工作在正常范圍以外。最后，技術員一回到工作間，就必須開始抄寫所有的現場記錄。這樣又引入產生進一步錯誤的福祿克公司何學農可能性。
對一個熟練的技術員來說，每個I／P的校正過程需要10～30min，此外還需加上在工作間中完成整個記錄的5～10min。
一種更好的校正方法Fluke741B／743B／744簡介
現在有一種十分簡單的I／P校正方法。采用Fluke741 B／743B／744，Fluke741 B和743B／744記錄式校正儀在四個主要方面簡化了技術員的校正過程：
1 減少了對多種工具的要求
741B和743B／744能夠對壓強、溫度(熱耦和RTD)、電壓、電流、阻抗和頻率等進行校正，因而可滿足技術人員進行各種儀器校正的所有要求，它還能同時用來進行排錯。
2 可以實現自動測試
只要技術人員輸入一些關鍵的信息，其中包括初始值的高低端值、測量的高低端值、容差和測試點數，校正器就能自動進行As Found和As Left測試。這樣就節省了技術人員的時間，并減去了手工輸入每個測試點值的麻煩。
3 自動計算誤差的百分比
741B和743B／744能夠自動計算每次測試的錯誤百分比，并根據技術人員所輸入的容差值來判斷儀器是工作在正常范圍還是超出容限范圍。這種自動能力不僅節省了時間，還能保證結果的準確度。技術人員只需要看看屏幕上顯示表格中的結果，就可以知道I／P是否在正常范圍內工作。如果不在正常范圍，還可知道何處超出了容差范圍。
4 自動記錄結果
741B和743B／744能夠自動地記錄和存儲測試的結果。741B可存儲一天的工作，而743B／744則可以存儲一周的工作，回到工作間后，技術員只需重新調出屏幕所顯示的結果，并把它們復制到校正表格上，或者使用743B／744和Fluke的基于Windows的DPC／TRACK軟件，把結果下載到PC上，并以自動的方式完成表格。
使用741B和743B／744輸入測試參數和執行As Found及As Left測試的這一整體過程所需的時間僅5min，其中還包括記錄過程，對一個繁忙的儀器技術人員來說，這些時間上的節省就意味著工作效率的大幅增加。
741B和743B／744是專門為生產加工工業所設計的適用于惡劣現場作業的工具。無論是潮濕的氣候、粗暴的操作，還是惡劣的工廠環境，它均可提供準確可靠的性能。
簡單的使用操作
使用741B和743B／744校正I／P是比較容易的，只需要將I／P輸入端接至741B或743B／744的電流源端，將I／P的輸出線連接至一個Fluke-700P壓強模塊上就可以了。
如果進行As Found測試，先按下As Found鍵，然后，屏幕上就會揭示輸入各部的壓強和電流的0％和100％的值，以及需要校對的測試點的個數以及允許容差的百分比，再按下自動測試鍵，自動測試就開始了。它將自動地加上每個特定的電流，測量出每個輸出壓強值，計算每種情況的誤差百分比，記錄下結果，并標出超出容差范圍的部分。整個過程只需要2～3min。
如果測試的結果中有超出容差范圍的，就可以按下調整鍵，輪流選擇適當的鍵(0％、100％、50％)已進行必要的調整。然后再按下As Left和自動測試鍵，自動記錄As Left測量結果。由于校正器可以記住前面的參數，這次就不必再輸入參數了。
最后，校正器將提示你輸入記錄號、儀器的序號和你的操作密碼，
這樣就可以將某套測試結果和特定的儀器聯系起來，以便將來識別。現在你可以轉向下一個儀器的校正了。
靈活的PC接口
使用743B／744和可選項DPC／TRACK軟件，可以用電子化方式在校正器和PC之間進行信息傳輸。這種通信能力不僅通過自動完成記錄過程來節省時間，還可允許以標準ASCII格式從現在的數據庫中輸入、輸出信息。例如，在一天的開始，管理員將今天要校正的傳感器的記錄號以及校正程序遠程加載到每個技術人員的校正器中，這樣就節省了技術員手工輸入數據的時間，且不需要參考寫好的說明。同樣的，如果你的部門使用數據庫來跟蹤每個傳感器的校正狀態，你就可以在每天的工作結束前，從743B／744中下載數據并輸出到你的數據庫中，從而實現數據庫中的自動更新。
DPC／TRACK還可以迅速地產生簡明、分步的校正指令。這些指令不僅
能滿足ISO 9000的要求，還能確保技術人員遵從工廠的特定程序。建立校正程序十分容易，只需點一下743B／744面板上的PC圖像，就好像在親自操作743B／744一樣。
利用DPC／TRACK的文本功能，可以在校正程序的前后增加自己的特殊指令。例如，可以增加打開指令來告訴技術員在何處能夠找到傳感器，如何隔離和斷開它，以及如何掛接測試儀器。類似地，也可以增加解釋如何關斷測試儀器，重新連接以及使儀器返回原狀態的關閉指令。
DPC／TRACK帶有內置的標準報告，也可以將其打印出來以用來為校正提供硬復制記錄。也可以用ASCII格式將校正數據輸出到數據單或者數據庫應用軟件中；在那里，不僅能夠打印出常規的報告，還可以對數據進行分析。
方便的排錯功能
當你接到一個修理電話時，741B和743B／744還可以兼作儀器排錯工具，這樣就省去了回工作間拿附加的檢測和校正儀器的麻煩。它們具有數字萬用表的所有功能，能夠測量最大到300V的AC、DC電壓、最大到110mA的DC電流，最大到50kHz的頻率并可測量電阻，此外還能驗證連續性。
例如，假設你要對一個功能不正常的I／P進行檢測(如圖1所示)，操作員說閥門已經關閉，但是控制器顯示閥門是半開的，你首先的任務是確定I／P本身是否是問題源。首先將I／P的輸入端連至741B或743B／744的電流源端，I／P的輸出端連至741B或743B／744的壓力模塊，然后前面就像作I／P校正那樣，加上不同數值的電流，并測出壓強。如果每種數值的輸入電流，輸出壓強值都保持正確，就說明問題不是出在I／P上。
問題的另外一個原因可能在控制器。它可能會輸出錯誤的電流信號。你可以按照下面的步驟來檢驗這種可能性：先去掉一個引線，將741B和743B／744和控制器的輸出端串聯起來，然后用741B和743B／744的電流測量功能測出輸出電流。
如果問題既不是出在I／P也不是出在控制器，那么你下一步該做的就是檢測閥門，看它是否接受到正確的壓強信號。你可以將閥門連接到I／P的輸出端，或者將閥門的反饋放大器連接到741B和743B／744的壓強模塊，它將顯示閥門實際受到的壓力。
如果作用在閥門或閥門的反饋放大器上的壓強不正確，而I／P輸出的壓強卻是正確的，這就說明管道系統和裝配部件存在泄漏。利用一個低廉的手動閥門和T型接頭(共需花10～15美元)，就可檢驗出管道系統和裝配部件的有效性。首先斷開I／P與管道系統的連接。將手動閥門連接到兩者之間。
將T型頭連接在手動閥門之后，T型頭的一端連接到741B和743B／744的壓強模塊，另外一端連接到所要測試的線路。連接如圖2所示。
一旦線路中的壓強達到穩定，就可以關閉手動閥門，停止I／P方向來的人和空氣流動，然后用741B和743B／744的壓強測量功能來監視線路的壓強。如果不存在泄漏，線路的壓強會保持穩定。如果線路壓強連續地下降，就肯定存在泄漏。為了解決這個問題，你就必須擰緊裝配部件或更換管道系統。
在某些情況下，I／P經常被用在溫度控制環路中。在這種控制環路中主要用蒸汽流來控制環路。如圖3中所示，一個環路組成主要為：一個用來測量溫度的熱耦或RTD、一個給控制器傳輸電信號的溫度傳送器，一個將控制器輸出信號變為壓強的I／P以及一個控制蒸汽流動的氣動閥門。
如果I／P、控制器給I／P的輸出以及加載閥門上的輸入壓強都被測過，下一步就是用741B和743B／744的電壓測量功能測量控制器的輸入電壓?？刂破饔芍甘静糠趾涂刂撇糠纸M成，因而必須對兩者都檢測。如果指示器的指示與741B和743B／744的測量電壓相符，就說明這部分工作正常。
如果控制器確實在控制，但存在偏差(例如，設置點為50％。而儀器卻控制在52％)，問題就在于控制器可能沒有校正。為了驗證是否為這種情況，應該用741B和743B／744對控制器作一次校正，在每個測試點上加上電流并測試電壓。如果經過校正，控制器還沒有減小偏差，問題就可能在于內部控制模式，需要進行元件級的排錯。
如果發現控制器也沒有問題，下一步的工作就是檢測溫度傳送器的校正。這時，只需要正確的選擇741B和743B／744的溫度源模式(熱耦合或RTD)，并同時測量溫度傳送器的輸出電流即可。
節省大量的時間
電流傳感器范文4
關鍵詞：電流傳感器；氧化還原反應；電子轉移；數字化實驗
文章編號：1008-0546（2017）05-0092-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.05.030
氧化還原反應是化學學科的核心概念之一，作為中學化學的重點知識貫穿整個中學階段的化學學習。在初中階段，學生從得失氧角度來認識氧化還原反應；進入高中，需要學生從電子轉移角度重新建立對氧化還原反應概念的認識。如何幫助學生實現對氧化還原反應由表象到本質的認知是教師在具體教學中所遇到的難點。
一、實驗設計思路
氧化還原反應的發生伴隨著電子的轉移，電子的定向移動可以產生電流，所以如果反應中Zn失電子，HCl得電子，那么電子的流向為ZnHCl，那么電流方向即為HClZn，將Zn作為正極反應物，HCl作為負極反應物，將兩極用導線相連，用電流表可指示回路中有無電流，從而判斷反應中是否發生電子轉移。
有些學者利用電流計檢測氧化還原反應體系中是否有電流產生[1，2]，本實驗利用電流傳感器替代電流計接入電路中，給實驗帶來以下優勢：
（1）由于產生電流值未知，當電流很大時，指針的較大偏轉會給電流計帶來一定損害；當電流很小時，電流表偏轉不明顯，而電流傳感器可精確到0.0001A；
（2）相對于指針的偏轉，電流傳感器可以定量、準確、持續地采集實驗過程中電流值的變化，并呈現電流-時間曲線圖；
（3）鹽酸溶液中本來就存在自由移動的離子，如何證明電流不是其本身的離子移動產生的呢？利用電流傳感器可作對比實驗，從電流值的大小比較上即可判定出電流的產生是來自于哪一部分。
二、實驗內容
1. 鋅與鹽酸反應
取1mol/L稀鹽酸40mL于塑料槽中，將電流傳感器與數據采集器、電腦相連接，記錄電流傳感器在空氣中的初讀數為0.0001A。
按照圖1直接將兩根導線插入鹽酸溶液中（作空白實驗），設置電極間距離為3cm，采集時間為60s，開始數據采集后，發現電流數據在0.0001A～0.0003A范圍波動（圖2），電流數值基本不變。
按照圖3將Zn片連接導線后，插入1mol/L稀鹽酸溶液中，點擊開始采集數據，設置電極間距離為3cm，發現電流數據升至0.04A（圖4），表明Zn與HCl反應過程中有大量電子發生了轉移。
2. 氫氧化鈉與鹽酸反應
NaOH與HCl的反應為非氧化還原反應，反應中無電子轉移。從假設-驗證的邏輯推理進行分析，如果證明出NaOH與HCl反應中沒有電子轉移，才能夠證明：只有氧化還原反應才有電子轉移。該實驗對裝置要求較高，可作為教師實驗和學生自主探究實驗。
按照圖1，做NaOH溶液的空白實驗，設置電極間距離為3cm，采集時間為60s，待數據穩定后開始數據采集，得實驗數據（圖5）；
按照圖6，將NaOH溶液置于滴定管中，用導線將NaOH溶液、電流傳感器、HCl溶液依次相連，設置兩電極間距離為3cm，采集時間為150s；打開滴定管旋鈕，將其中盛放的1mol/LNaOH溶液緩緩加入1mol/L HCl溶液中，待兩溶液接觸，形成回路后開始數據采集；待NaOH溶液的液面低于導線底端時（形成斷路前），停止數據采集，保存實驗數據（圖7）。
圖5、圖7中的實驗數據發現，測得NaOH溶液、NaOH與HCl反應體系中的電流值在0.0002A左右，表明兩溶液的混合過程中未有電子的轉移。
三、研究結論與反思
本實驗選擇了Zn與HCl反應、NaOH與HCl反應，分別為氧化還原反應、非氧化還原反應，利用電流傳感器測定出兩個反應體系中電流的數值，發現氧化還原反應中電流數值明顯大，并且也大于NaOH溶液、HCl溶液的體系，表明氧化還原反應中存在電子轉移。
該實驗方法建立在學生已有的電子、電流、電路知識基礎上，在教師的引導下，學生能夠根據化學反應設計出該實驗，這其實也就是一個原電池的模型，但此時不向學生引入電極、正負極等概念，直接就是用導線將兩物質體系相連構成回路，用電流傳感器定量測定回路中的電流值，從而準確判斷反應過程有無電子轉移。本實驗采用了簡單的思路、簡單的反應、簡單的裝置，有利于學生認識氧化還原反應的本質，并見證了區分氧化還原反應與非氧化還原反應的實驗事實。
參考文獻
電流傳感器范文5
我們知道:(1)其中為霍爾電場,是載流子在電流方向上的平均漂移速度。設試樣載流子濃度為,則(2)由(1)、(2)兩式可得:霍爾電壓(3)其中比例系數稱為霍爾系數,它反映了霍爾效應強弱,只要測出以及知道和可用下列計算:霍爾系數為:(4)及(9)(10)稱為霍爾靈敏度。表示霍爾元件在單位磁感應強度B和流經單位電流I時的霍爾電勢差的大小。大小決定了當一定時,霍爾電勢差的大小,其值由材料的本身決定。
那么對一定的元件,是常量,單位為•,常用單位是。由(9)式知,對和小的元件較高。由(10)式知,對確定的元件,當電流一定時,霍爾電勢差與該處的磁感應強度成正比,因而可以通過測霍爾電勢差而間接測出磁感應強度,即(11)實驗儀器:Pc機一臺,數據采集器一臺,微電流傳感器,量程10μA,及電流傳感器,電壓傳感器,配套軟件為朗威DISLab;CVM-200型霍爾效應儀,含實驗臺和測試儀,實驗臺包括一個電磁鐵(產生勻強磁場),一個霍爾傳感器(置于電磁鐵縫隙中),其位置可調節,左右兩個開關分別控制霍爾傳感器工作電流和電磁鐵線圈激勵電流的方向,中間開關向上閉合用以測量霍爾傳感器輸出的霍爾電壓,向下閉合用以測量霍爾傳感器上的電壓降U0。儀器上標有該霍爾傳感器的靈敏度,注意要將單位mV/(mA*KGS)換算成國際單位制。測試儀含電源和測量儀表,兩個恒流源分別輸出霍爾傳感器工作電流和電磁鐵線圈激勵電流,調節和,可實現實驗條件的控制和改變,以前是兩者共用一個電流表讀值,現改為兩個電流傳感器采集和值。因值是毫安級,故用微電流傳感器;而激勵電流值是安培級,故用較大量程的電流傳感器;以前用自帶電壓表用來測量霍爾電壓和U0,現改為用小量程電壓傳感器采集數據。讀數單位是毫伏。
霍爾實驗過程:
1、將DIS數據采集器正確裝配于pc機相關接口,按照圖二、圖三示意連接好電路,分別將微電流傳感器和電壓傳感器接入數據采集器;
2、將pc機開機并打開朗威DISLab軟件,將開關斷開并將各傳感器歸零位;
3、將測試面板上"輸出"、"輸出"兩對接線柱分別與實驗臺上的兩對相應的接線柱正確相連(因還要使用測試儀所帶可調節輸出值的電源);切不可將"輸出"、"輸出"連錯,同時將微電流傳感器串聯于電路,而電流傳感器串聯與電路,再將實驗臺"輸出"與電壓傳感器相連。(各傳感器均為紅線流入電流)測試儀開機前將各調節旋鈕逆時針方向旋到底;
4、保持=0.9A值不變,調節輸出值分別為0.1、0.3直到1.1毫安系統獲得如表一數據,并擬合~曲線,為一斜線故為線性關系;
實驗結論:①利用霍爾效應測磁場:將霍爾元件(已知參數)放人待測磁場中,并通以額定電流,測量出霍爾電壓由(11)式可得出磁場強度。特斯拉計原理。
②利用霍爾效應由5、6、7式可確定材料的導電類型、載流子濃度及遷移率。
③霍爾電壓大小與霍爾元件中流過的電流強度和磁感應強度成正比,而與霍爾元件的厚度成反比。
④消除誤差的方法:對于產生霍爾效應同時產生的負效應(誤差的主要來源),如厄廷好森、能斯特效應、里紀-勒杜克效應和制作工藝(不等勢電壓降)產生的誤差,我們可以通過改變輸入電流和磁場的方向加以消除,如規定電流和磁場正反方向后分別測量出由下列四組不同方向的電流和磁場的組合的即+B+=U1B+=U2B=U3+B=U4求U1U2U3U4代數平均值÷4即可。
⑤由的符號判斷樣品的導電類型:判斷的方法是按圖一所示的電流和磁場的方向,若測得的的值是正值,樣品屬型,否則,為型。判斷時一定要注意到電流、磁場和霍爾電壓的值必同時為正時才成立。
⑥根據4、5、6、7式推導知霍爾器件對材料的要求:霍爾電壓大小的關鍵是選擇霍爾系數大(即遷移率高、電阻率低)。而半導體固有特性決定了它是制造霍爾元件較理想的材料之一,并且型材料要優于型材料。其次,霍爾電壓大小與材料的厚度成反比,薄型的霍爾器件輸出電壓較片狀要高許多。
電流傳感器范文6
關鍵詞:OCT 法拉第磁旋光效應 二次轉換器 合并器
1、結構
OCT整體結構由電流傳感部分、信號傳輸部分和合并單元部分三部分組成。
1.1 電流傳感部分
電流傳感部分主要包括一次導體、高壓殼體和光學電流傳感器，其中光學電流傳感器采用基于法拉第磁旋光效應原理的傳感器。
1.2 信號傳輸部分
信號傳輸部分采用光纖復合絕緣子。光纖復合絕緣子由空心套管構成支撐件，套筒內抽真空后填充絕緣脂，以增強絕緣性能。
1.3 合并單元部分
合并單元部分采用標準機箱結構，主要包括二次轉換器裝置和合并器裝置。
1.3.1 二次轉換器裝置
二次轉換器裝置主要包括穩壓電源插件、信號采集插件、光源插件。
穩壓電源插件：用于提供裝置所需工作電壓，包括+5V、±15V和24V電壓輸出。
信號采集插件：用于采集、處理并發送電流信息，主要包括光發送模塊、光接收模塊、低通濾波和模數轉換模塊以及數據處理和發送模塊。
光源插件：用于給傳感器提供所需光源。
1.3.2 合并器裝置
主要包括同步功能模塊、數據接收和處理模塊、數據配置和通訊模塊和以太網發送模塊。
2、主要工作原理
2.1 光學電流傳感器
OCT的電流傳感器采用基于法拉第磁旋光效應原理的傳感器，其原理為線性偏振光通過在磁場環境下的介質時，偏振的方向會發生旋轉。它是對被測電流周圍磁場強度的線積分，即線偏振光在磁場H的作用下通過磁光材料時，其偏振面旋轉了角度，可以用下式描述：
式中V為光學材料的維爾德（Verdet）常數，所謂維爾德常數也就是介質的旋光特性，所有材料都存在法拉第效應，對于抗磁性介質，磁效應最弱，對順磁性及鐵磁性介質，一次一個比一個強，但是只有抗磁性介質的維爾德常數不受溫度的影響，其單位是rad/A；H為磁場強度，它是由導體中流過的待測電流引起的；l為光纖在材料中通過的路程；K為磁場積分與被測電流的倍數關系。
只要測量出法拉第旋轉角就可以按上式求得磁場強度的大小，即測出產生產生這個磁場的電流大小。
2.2 信號采集插件
信號采集插件主要功能是采集一次電流信息并按二次轉換器數字輸出的規約向合并器發送，它主要包括：
(1)光發送模塊，向一次電流傳感器發送LED光信號。
(2)光接收模塊，接收一次電流傳感器傳送的經過調制的包含電流信息的光信號，并進行光電轉換。
(3)模數轉換模塊，接收光電轉換的模擬電壓信號，經低通濾波電路進入模數轉換回路轉換為數字信號。
(4)數據處理和發送模塊，采用32位DSP處理器，其工作頻率為150MHz。接收模數轉換送入的數字信號并處理恢復一次電流值，按照與合并器約定好的協議進行數據組幀并向合并器發送數字信號；接收同步信號，以保證與其它信號采集插件的信號采樣同步。
2.3 合并器
合并器主要功能是同步接收并處理多達9路二次轉換器的信號采集插件傳來的數字信息，匯總后按照標準規定的格式實時保真地對外提供數字量數據。合并器主要包括以下部分：
(1)同步功能模塊，保證與合并器相連的多路二次轉換器傳來的采樣數據的同步，并保證全站的合并器能夠同步。
(2)數據接收和處理模塊，同時接收多路二次轉換器傳來的數字量數據并對其有效性進行判斷，并按二次轉換器數字輸出的規約進行解幀處理，并按照相關配置信息將這些數據傳送給數據配置和通訊模塊。
(3)數據配置和通訊模塊，接收相關配置信息和數據接收和處理模塊傳送來的采樣數據，并將采樣數據按照配置信息分發給以太網發送模塊。
(4)以太網發送模塊，將從數據配置和通訊模塊傳送過來的數據按照合并器數字輸出的規約組幀，并通過光纖以太網發送給二次計量、保護等裝置。
3、光學電流互感器與傳統互感器的比較
與傳統的電磁感應式電流互感器相比，光學電流互感器具有如下優點：
(1)具有優良的絕緣性能，抗電磁干擾性能好，不存在流變二次開路給設備和人身造成的危害，安全性和可靠性大大提高。
(2)不含鐵芯，消除了磁飽和及鐵磁諧振等問題，從而使互感器運行暫態響應好、穩定性好。同時，由于不存在飽和問題，OCT的運用簡化了部分微機保護的原理。
(3)有很寬的動態范圍，可同時滿足測量和繼電保護的需要。
(4)頻率響應范圍寬，可測出高壓電力線上的諧波，還可進行電網電流暫態、高頻大電流與直流的測量。
(5)可直接與數字化保護和測控設備接口，避免中間環節。
(6)絕緣結構相對簡單，不采用油作為絕緣介質，不會引起火災和爆炸等危險。
但光學電流互感器也并非沒有缺點,它在工程應用上的主要問題為：光學系統的長期穩定性還要得到進一步工程應用的檢驗，環境溫度的變化會導致維爾德常數發生變化，LED的發光波長隨溫度的變化而變化，波長的變化又會導致維爾德常數變化；光學部件準確定位的困難，組裝時的應力會導致雙折射，利用雙光路減弱干擾雙折射時光路系統相當復雜，光學系統的加工裝配工藝有待提高，光學材料的加工工藝、光路耦合工藝、光路的裝配工藝要求都很高；現場校驗問題，輸出為弱電信號且包括數字量，必須探索新的校驗方法。
4、結語
隨著光學電流互感器技術的日臻成熟，將引領變電站自動化應用技術進入一個全新的發展階段。目前光學電流互感器在實際領域中應用較少，還有待進一步實際的觀察檢驗和改進。