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磁通門電流測(cè)量基本原理

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產(chǎn)品簡(jiǎn)介

磁通門技術(shù)起源于磁通門現(xiàn)象,是利用磁芯飽和現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)被測(cè)量磁場(chǎng)磁調(diào)制,實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)到電場(chǎng)的轉(zhuǎn)化,完成磁場(chǎng)測(cè)量過程的技術(shù)。這種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)微弱磁場(chǎng)(10-10T? -10-3T?)的測(cè)量[1]。使用磁通門技術(shù)進(jìn)行電流測(cè)量時(shí),實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)到磁場(chǎng)、磁場(chǎng)到電場(chǎng)的兩級(jí)轉(zhuǎn)換過程;整個(gè)測(cè)量過程中待測(cè)量電流不與測(cè)量?jī)x器產(chǎn)生直接的電氣連接,因此這種測(cè)量技術(shù)也是一種電流隔離測(cè)量技術(shù)。

詳細(xì)介紹

產(chǎn)品特點(diǎn)


一 磁通門技術(shù)基本原理

1 磁通門分類
磁通門傳感器種類眾多,按照激勵(lì)磁場(chǎng)與外界磁場(chǎng)的方向差異可以將其分為以下三類:平行型磁通門、正交型磁通門和混合型磁通門;而其中平行型磁通門傳感器又分為單棒型磁通門、雙棒型磁通門和環(huán)型磁通門[2]。調(diào)研結(jié)果顯示平行型磁通門傳感器的應(yīng)用較為廣泛,而其中環(huán)型磁通門傳感器是應(yīng)用廣泛的一種傳感器。
a) 單磁芯磁通門傳感器數(shù)學(xué)模型[2,3]
1 所示是單磁芯磁通門傳感器的原理圖。在一根軟磁性材料制成的磁芯上分別纏繞激勵(lì)線圈(又稱初級(jí)線圈)和匝數(shù)為?的信號(hào)感應(yīng)線圈(又稱為次級(jí)線圈);設(shè)磁芯橫截面積為?S, 磁導(dǎo)率為μ,環(huán)境磁場(chǎng)強(qiáng)度為H0


1 單磁芯磁通門工作原理

對(duì)激勵(lì)線圈加以角頻率為ω的正弦激勵(lì)電流,產(chǎn)生激勵(lì)磁場(chǎng)He

He= Hmsinωt (1)
式中:Hm為激勵(lì)磁場(chǎng)強(qiáng)度幅值。則可推導(dǎo)出磁芯內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度B如下:
B = μ(H0 + He) = μ( H0 + Hm sinωt) (2)
以上磁場(chǎng)在信號(hào)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Uo如下:

對(duì)于磁導(dǎo)率曲線如圖 2 所示的磁芯。當(dāng)激勵(lì)磁場(chǎng)強(qiáng)度幅值Hm小于磁芯飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度|HS|時(shí),磁芯處于磁導(dǎo)率線性區(qū),此時(shí)磁導(dǎo)率μ是一個(gè)常數(shù);當(dāng)激勵(lì)磁場(chǎng)強(qiáng)度幅值大于磁芯飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度|HS|時(shí),磁芯周期性的處于磁導(dǎo)率線性區(qū)和非線性區(qū),此時(shí)磁導(dǎo)率μ是一個(gè)隨磁場(chǎng)強(qiáng)度大小變化而變化的變量。圖 3 所示是磁芯磁感應(yīng)強(qiáng)度隨著激勵(lì)磁場(chǎng)強(qiáng)度變化而變化的曲線。



磁導(dǎo)率μ是一個(gè)沒有正負(fù)之分的標(biāo)量,且隨著激勵(lì)磁場(chǎng)強(qiáng)度|He|的變化而變化;因此當(dāng)采用如圖 3 所示的角頻率為ω的有極性激勵(lì)磁場(chǎng)激勵(lì)磁芯線圈時(shí),可把磁導(dǎo)率μ看成一個(gè)角頻率為2ω的周期信號(hào),且屬于偶函數(shù)??衫酶盗⑷~級(jí)數(shù)對(duì)變化磁導(dǎo)率信號(hào)μ(t)展開

式中,ud為磁導(dǎo)率中直流成分,ui是各2?i次諧波分量幅值。將式 4 代入式 2可得如下表達(dá)式:


利用三角形函數(shù)的積化和差公式對(duì)式 5 進(jìn)行整理,可得單芯磁通門的輸出電壓如下:

由上式可以清晰得得出:?jiǎn)未判拘痛磐ㄩT輸出得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是包含了被測(cè)量環(huán)境磁場(chǎng)H0和激勵(lì)磁場(chǎng)Hi的信息;當(dāng)環(huán)境磁場(chǎng)為零時(shí)(H0 =0)時(shí),輸出的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)只包含激勵(lì)磁場(chǎng)Hi的信息,輸出信號(hào)只含有激勵(lì)信號(hào)頻率的奇次諧波成分;當(dāng)環(huán)境磁場(chǎng)不為零時(shí)(H0≠0)時(shí),輸出的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)即包含激勵(lì)磁場(chǎng)Hi的信息,也包含被測(cè)量磁場(chǎng)H0的信息,而待測(cè)量磁場(chǎng)H0的信息在頻域上是激勵(lì)信號(hào)頻率的偶次諧波。因此,通過提取磁通門輸出信號(hào)中的偶次諧波成分,并測(cè)量其大小即可測(cè)量到待測(cè)量磁場(chǎng)H0的強(qiáng)度。
單芯型磁通門輸出電壓除了包含磁通感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)外,還包含磁通門變壓器效應(yīng)產(chǎn)生的電壓,而且與變壓器效應(yīng)相比,磁通感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)非常微弱。因此,不可以直接利用單磁芯磁通門感應(yīng)線圈的輸出信號(hào)測(cè)量環(huán)境磁場(chǎng),必須先剔除變壓器效應(yīng)產(chǎn)生的電壓。

b) 雙磁芯磁通門傳感器數(shù)學(xué)模型[3,4]
為了改善單芯磁通門,剔除單芯磁通門中存在的變壓器效應(yīng)影響,提出了雙磁芯型磁通門;雙磁芯磁通門由兩根平行放置的磁芯構(gòu)成,磁芯上的激勵(lì)線圈反向串聯(lián),感應(yīng)線圈同向串聯(lián)。這樣的結(jié)構(gòu)能夠消除變壓器效應(yīng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì), 而使兩根磁芯產(chǎn)生的磁通電動(dòng)勢(shì)疊加,從而提高了磁通門的測(cè)量精度。


當(dāng)對(duì)圖 4 所示的雙芯型磁通門加以角頻率為ω的正弦激勵(lì)信號(hào),并且假設(shè)激勵(lì)線圈在上半磁芯產(chǎn)生的磁場(chǎng)He與待測(cè)量環(huán)境磁場(chǎng)Hx方向相同時(shí),上半磁芯內(nèi)的總磁感應(yīng)強(qiáng)度B如下:
B = m(H x + He) = m( Hx + Hm sinωt) (7)
式中:Hm為激勵(lì)磁場(chǎng)強(qiáng)度幅值, N為信號(hào)感應(yīng)線圈匝數(shù)為;?S為磁芯截面積,μ為磁導(dǎo)率,Hx為環(huán)境磁場(chǎng)強(qiáng)度。
根據(jù)單芯型磁通門數(shù)學(xué)模型分析結(jié)果可知,圖
4 所示磁通門上半磁場(chǎng)在感應(yīng)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)如下:

由于兩個(gè)平行磁芯上的激勵(lì)線圈反向串聯(lián),因此激勵(lì)信號(hào)在下半磁芯內(nèi)產(chǎn)生的總磁感應(yīng)強(qiáng)度B如下:

B = m(H x - He) = m( H x- Hm sinωt) (9)

對(duì)應(yīng)在信號(hào)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)如下:


上述兩式中:Hm為激勵(lì)磁場(chǎng)強(qiáng)度幅值, ?N為信號(hào)感應(yīng)線圈匝數(shù)為;?S為磁芯截面積,μ為磁導(dǎo)率,Hx為環(huán)境磁場(chǎng)強(qiáng)度。根據(jù)以上分析,可求得雙磁芯磁通門上下半軸在信號(hào)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)總和如下:


由上式可知,磁通門的輸出信號(hào),是只含有偶次諧波的交流信號(hào),而且與被測(cè)量磁場(chǎng)Hx呈正比關(guān)系。
值得注意的是,以上推導(dǎo)過程建立在兩根磁芯參數(shù)(包括形狀參數(shù))一樣以及上下磁芯激勵(lì)線圈參數(shù)一樣的基礎(chǔ)上。因此在實(shí)際設(shè)計(jì)和應(yīng)用過程中也應(yīng)該保證上下磁芯和激勵(lì)線圈參數(shù)一樣。
c) 環(huán)形磁通門傳感器數(shù)學(xué)模型[1,2]
環(huán)形磁通門可以看作雙芯磁通門的延伸,是一種差分結(jié)構(gòu)的平行磁通門。環(huán)形磁通門具有良好的對(duì)稱性,且形成了閉合回路,具有低噪聲特性。


設(shè)感應(yīng)線圈纏繞匝數(shù)為M ,橫截面積為A,傳感器測(cè)量方向磁場(chǎng)強(qiáng)度為H0 ,激勵(lì)磁場(chǎng)為 Hm sinωt。無漏磁和不考慮退磁效應(yīng)的情況下,環(huán)形磁芯可以看作兩塊半環(huán)形磁芯:左半環(huán)形磁芯與右半環(huán)磁芯,如圖 6 所示。

激勵(lì)磁場(chǎng)在兩個(gè)半環(huán)中產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等且方向相反:

磁通門感應(yīng)線圈輸出的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)U如下:

結(jié)合前面兩小節(jié)的分析,可以得線圈輸出的磁感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)如下:

由該式可知,圓環(huán)形磁通門感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的數(shù)學(xué)模型與雙磁芯磁通門相同,輸出的信號(hào)是與待測(cè)量磁場(chǎng)H0呈正比的偶次諧波分量交流信號(hào)。
2 磁通門信號(hào)檢測(cè)方法[1,3]
通過對(duì)以上幾種類型的磁通門輸出感應(yīng)電勢(shì)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析,可知:磁通門輸出信號(hào)各次諧波分量的相位與激勵(lì)電源的相位有關(guān),當(dāng)被測(cè)量磁場(chǎng)反向時(shí),相位反轉(zhuǎn) 180 度;諧波分量的頻率均是激勵(lì)電源的偶次諧波,各次諧波分量幅度均隨著飽和深度而變化。
根據(jù)以上輸出信號(hào)特征,目前有兩種常見的磁通門輸出信號(hào)檢測(cè)方案:諧波法,其中的是二次諧波法;非諧波檢測(cè)法,包括脈沖幅度法、脈沖間隔法、脈沖寬度法和脈沖相位差值法,其中脈沖幅度法和脈沖間隔法是常用的兩種非諧波檢測(cè)方法。因此本節(jié)將進(jìn)一步介紹二次諧波檢測(cè)法、脈沖幅度法和脈沖寬度法。
d) 二次諧波檢測(cè)法
磁通門輸出有效信號(hào)中只含有激勵(lì)信號(hào)的偶次諧波,且其中二次諧波分量幅度值;磁通門輸出噪聲信號(hào)中只含有其基次諧波,且其幅度的是基波和三次諧波。噪聲信號(hào)中幅度的兩種諧波分量分布在磁通門有效輸出信號(hào)幅度的二次諧波的兩側(cè)。因此,采用二次諧波法能夠有效的消除磁通門輸出的噪聲信號(hào)。如圖 7 所示是二次諧波檢測(cè)法原理圖。
由圖 7 可知,實(shí)現(xiàn)二次諧波檢測(cè)法的信號(hào)處理電路較為繁瑣:磁通門信號(hào)輸出后,首先經(jīng)過帶通濾波和LC諧振;再經(jīng)過選頻放大后,由相敏整流將其整流成單向的脈動(dòng)電壓E0(t)最后經(jīng)過積分濾波器處理成為平滑的直流電壓信號(hào)。采用二次諧波法對(duì)磁通門輸出信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)時(shí),相敏調(diào)節(jié)是必須的,相敏調(diào)節(jié)可 以進(jìn)一步消除奇次諧波的影響。

采用二次諧波法,磁芯的相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)、激勵(lì)電源的特性對(duì)磁通門特性能都存在影響。采用二次諧波法處理磁通門信號(hào)時(shí),磁通門結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)磁芯飽和情況的存在一定的影響量,磁芯參數(shù)(磁導(dǎo)率、飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、矯頑力、退磁系數(shù)等),磁芯的繞線匝數(shù),磁芯的結(jié)構(gòu)情況等等都是會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)的性能。
磁通門探測(cè)線圈是一種特殊變壓器,磁芯工作在過飽和狀態(tài),磁芯磁導(dǎo)率值周期性地從值變化到最小值,這樣才能獲得較強(qiáng)的磁通門信號(hào)。磁芯是磁通門探測(cè)線圈的核心部件,磁通門探測(cè)線圈主要由磁芯、激勵(lì)線圈和感應(yīng)線圈組成。因此,磁性材料的選擇,磁芯的結(jié)構(gòu),感應(yīng)線圈的匝數(shù)等,決定著磁通門性能的好壞。在國(guó)內(nèi)受目前制造工藝和基礎(chǔ)材料研制情況的限制,諧波型磁通門的發(fā)展受到一定的制約,近年來未有大的跨越發(fā)展。
激勵(lì)電源的特性對(duì)磁通門性能的影響。采用二次諧波法處理磁通門信號(hào)時(shí),每一個(gè)電路的干擾都會(huì)影響磁通門傳感器信號(hào)的處理效果。因此,對(duì)各環(huán)節(jié)電路性能都要求較高,其中激勵(lì)電源電路的性能是其中的一個(gè)重要電路環(huán)節(jié)。
激勵(lì)電源電路的頻率穩(wěn)定度、幅值穩(wěn)定性,相位穩(wěn)定度以及波形質(zhì)量都是影響因素。對(duì)其性能的要求主要包括:頻率穩(wěn)定度,激勵(lì)信號(hào)的頻率會(huì)使磁通門輸出信號(hào)的頻率與與后級(jí)濾波單元的中心頻率偏移,這樣會(huì)影響磁芯的靈敏度;電壓幅值穩(wěn)定度激勵(lì)電源電壓幅值變化也是影響檢測(cè)靈敏度的因素之一。幅值的變化會(huì)帶來磁芯激磁磁場(chǎng)強(qiáng)度的幅值的改變;相位穩(wěn)定度,穩(wěn)定的相位,才能保障相敏檢波環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確性。當(dāng)二次諧波信號(hào)與基準(zhǔn)方波信號(hào)間存在相差,會(huì)降低相敏檢波的能力;波形穩(wěn)定度,激勵(lì)電源的波形不穩(wěn)定,會(huì)引起磁 芯飽和角的變化,
導(dǎo)致檢測(cè)的靈敏度變化。
當(dāng)前,采用二次諧波法測(cè)量磁通門信號(hào)面臨的一個(gè)重要和需要改善的問題是:
采用諧波選擇法進(jìn)行信號(hào)分析和測(cè)量,最后的輸出信號(hào)帶有一個(gè)偏置電壓,且具
有隨機(jī)性。具體表現(xiàn)是,重復(fù)開啟和關(guān)閉輔助電源設(shè)備,磁通門的輸出信號(hào)都帶有一個(gè)偏置直流電壓。當(dāng)前,對(duì)這一偏置電壓的處理辦法是,通過添加調(diào)零電路、或者數(shù)字標(biāo)零等處理方式校正輸出的零點(diǎn),使輸出信號(hào)能真正的做到零輸出。目前,還未有其它較好的解決方法。
e) 脈沖幅度檢測(cè)法
脈沖幅檢測(cè)法,是利用磁通門輸出信號(hào)與幅值成比例的關(guān)系進(jìn)行的測(cè)量。采用這種方式,也可以得到與諧波法一樣的結(jié)果。其原理圖如圖
8 所示。

脈沖幅值計(jì)值法的工作原理是:當(dāng)被測(cè)磁場(chǎng)為零時(shí),磁通門輸出的為一系列脈沖信號(hào),這個(gè)脈沖信號(hào)包含正脈沖和負(fù)脈沖,其幅值大小是一致的,通過后續(xù)差分放大處理后輸出為零;當(dāng)被測(cè)測(cè)磁場(chǎng)不為零時(shí),輸出的正負(fù)脈沖的幅值是不一致的,兩者之差與被測(cè)磁場(chǎng)的大小成正比例關(guān)系。
對(duì)比二次諧波法,脈沖幅值的計(jì)值方式更簡(jiǎn)單,電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,技術(shù)應(yīng)用性更強(qiáng)。由于脈沖峰值直接影響檢測(cè)的準(zhǔn)確度,所以要求該方法的配套電路具有更高的穩(wěn)定性。在實(shí)際的應(yīng)用中,由于磁芯具有巴克豪森效應(yīng),制作過程帶來的應(yīng)變力,以及測(cè)量時(shí)外部環(huán)境溫度變化的影響,導(dǎo)致磁通門輸出的脈沖信號(hào)含有尖峰,很難進(jìn)行精準(zhǔn)的計(jì)量。
f) 脈沖寬度檢測(cè)法
脈沖寬度計(jì)值法,是對(duì)磁通門輸出信號(hào)的正脈沖、負(fù)脈沖寬度的差分值進(jìn)行測(cè)量,通過相關(guān)計(jì)算,信號(hào)梯度只取決于激勵(lì)磁場(chǎng)的頻率、幅值和波形。磁芯的其他參數(shù)和磁芯材料電磁特性對(duì)磁通門信號(hào)梯度沒有影響。且其矢量響應(yīng)比二次諧波法好。使用脈沖寬度計(jì)值法時(shí),當(dāng)激勵(lì)磁場(chǎng)是正弦波時(shí),磁通門輸出信號(hào)是一個(gè)非線性的,無法用于磁場(chǎng)的線性檢測(cè);當(dāng)激勵(lì)磁場(chǎng)為三角波形,則輸出能線性反映被測(cè)磁場(chǎng)的強(qiáng)度。



這里以激勵(lì)電源為三角波信號(hào)進(jìn)行分析:磁芯飽和工作時(shí)間段?t0來表征磁通門信號(hào)脈沖寬度,當(dāng)被測(cè)量磁場(chǎng)不存在時(shí),磁芯正、反向飽和工作時(shí)間段均為:

其中,?f1為激勵(lì)電流頻率,Hs為磁芯飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度,Hm為三角形激勵(lì)磁場(chǎng)幅值。
設(shè)被測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度為H0,
被測(cè)量磁場(chǎng)存在時(shí),磁芯正向飽和工作時(shí)間段為:

在同等條件下,磁芯在反向工作狀態(tài),其反向飽和工作時(shí)間段為


磁通門輸出信號(hào)這兩者的寬度差分值如下:

由此可知,脈沖寬度法檢測(cè)的信號(hào)梯度只取決于激勵(lì)磁場(chǎng)的頻率、幅值和波形,與磁芯的其他參數(shù)(如材料、電磁特性等)無直接的關(guān)系。由式(18)可得,激勵(lì)電源的頻率越低,獲得的脈沖寬度就會(huì)越寬。因此,非常適合采用數(shù)字電路來處理磁通門輸出信號(hào),只要數(shù)字電路的計(jì)值時(shí)鐘頻率足夠高,就可以實(shí)現(xiàn)磁通門信號(hào)的高分辨率檢測(cè)。
3 磁通門傳感器性能指標(biāo)
考慮到磁通門傳感器的性能指標(biāo),一般的靜態(tài)性能指標(biāo)有線性度、重復(fù)性、 遲滯、 靈敏度、帶寬、分辨率、零點(diǎn)和靈敏度溫度漂移等。以下對(duì)傳感器的部分性能指標(biāo)做一下 簡(jiǎn)單介紹。
線性度
:在磁通門傳感器的應(yīng)用中,要求磁通門傳感器的輸出與被測(cè)量之間具有很好的線 性關(guān)系。實(shí)際測(cè)出的傳感器的輸入與輸出校準(zhǔn)曲線與某一規(guī)定()直線不吻合的程 度,稱為該傳感器的“非線性誤差",或稱“線性度"。理論上,在開環(huán)工作方式下選用二次諧波作為輸出時(shí),磁通門傳感器輸出與輸入之間不是直線關(guān)系。在采用反饋線圈后,磁通門傳感器就具有了很好的線性度。
靈敏度:靜態(tài)靈敏度一般定義為傳感器的輸出量的變化量與輸入量的變化量之比
;動(dòng)態(tài)靈 敏度則定義為輸出量對(duì)輸入量的倒數(shù)。對(duì)于寬帶低噪聲磁通門傳感器,傳感器的靈敏度隨著被測(cè)磁場(chǎng)的頻率不同而不同。所以為了更合理的確定傳感器自身的性能,在靈敏度計(jì)算中要考慮頻率的作用。
帶寬:帶寬的指標(biāo)就是在確定磁通門傳感器各頻率點(diǎn)的靈敏度后,衰減
3 貝的所有的通帶范圍。
分辨率:如果傳感器的輸入從非零的任意值緩慢增加,只有超過某一輸入增量后輸出才顯示有變化,這個(gè)輸入增量就稱為傳感器的分辨率。它說明了傳感器最小可以測(cè)出的輸入量。
零點(diǎn)溫度漂移:零點(diǎn)溫度漂移定義為單位溫度變化引起傳感器零點(diǎn)變化的量與傳感器在起始溫度下滿量程輸出的百分比。在磁通門傳感器中,磁通門探頭和測(cè)量電路都有零點(diǎn)誤差,所以設(shè)法擬制電路中零點(diǎn)變化對(duì)輸出信號(hào)的影響是有必
要的。

靈敏度溫度漂移:線性傳感器的靈敏度溫度漂移定義為,單位溫度變化引起傳感器滿量程變化的量與傳感器在起始溫度下滿量程輸出的比值的百分?jǐn)?shù)。在閉環(huán)方式下,磁通門的靈敏度與磁導(dǎo)率無關(guān),隨溫度變化較小。

二 磁通門電流測(cè)量
電流測(cè)量原理

環(huán)形磁通門是目前在高精度隔離式電流測(cè)量領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的一種磁通門電流測(cè)量技術(shù)。當(dāng)有一根直流電流導(dǎo)線通過圖 10 所示的環(huán)形磁芯時(shí),根據(jù)安培環(huán)路定律可以求得導(dǎo)線中電流在磁芯中產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度如下:

式中,μ是磁芯磁導(dǎo)率,?d是磁芯直徑,I是穿過導(dǎo)線的直流電流。


最終磁通門通過測(cè)量穿過導(dǎo)線的電流在磁芯中產(chǎn)生的磁場(chǎng),可間接測(cè)量導(dǎo)線中的電流。
磁芯線圈選取
磁通門式傳感器最重要的環(huán)節(jié)就是探測(cè)線圈。探測(cè)線圈[5]作為檢測(cè)信號(hào)的輸入端,直接影響了整個(gè)系統(tǒng)的檢測(cè)精度。探測(cè)線圈的材料選取,一般采用軟磁材料的磁芯。目前的軟磁材料主要有坡莫合金、硅鋼等金屬合金,軟磁鐵氧體,以及超微晶等非晶或納米等。這類軟磁材料具有較快的磁場(chǎng)響應(yīng)速度,容易迅速地被外加磁場(chǎng)磁化,又容易迅速的實(shí)現(xiàn)退磁。磁通門的工作原理決定,磁芯是要處于周期性的過飽狀態(tài),一般要選擇初始磁導(dǎo)率和磁導(dǎo)率高、低矯頑力、飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度也高,穩(wěn)定性高的軟性材料。因此軟磁材料是非常合適用于制造磁通門探測(cè)線圈。

同時(shí),另外一個(gè)重要的問題就是要保證磁芯線圈的屏蔽。磁屏蔽是一個(gè)較難的課題,即要對(duì)外界的雜散磁場(chǎng)起到良好的屏蔽作用,又有要避免屏蔽措施對(duì)被測(cè)磁場(chǎng)發(fā)生磁短路現(xiàn)象。屏蔽材料一般都選擇磁導(dǎo)率很大的軟磁材料(坡莫合金或鐵鋁等金屬合金等),做成一個(gè)屏蔽罩,將磁芯線圈包裹住,這樣外界的雜散磁場(chǎng)就會(huì)從屏蔽罩通過,其內(nèi)部就不會(huì)受到干擾。
值得注意的是:目前的調(diào)研結(jié)果顯示,并沒有文獻(xiàn)專門介紹基于環(huán)形磁芯磁通門電流測(cè)量方案中磁芯上的激勵(lì)線圈和信號(hào)線圈應(yīng)該怎么纏繞。這一點(diǎn)還有待深入研,但是目前的眾多文獻(xiàn)及電流測(cè)量公司的手冊(cè)都顯示環(huán)形磁通門電流測(cè)量傳感器具有更高的測(cè)量精度,且在國(guó)內(nèi)外有不少基于環(huán)形磁通門的電流測(cè)量產(chǎn)品面市。




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