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罗氏线圈是如何工作的

更新时间:2024-01-05  |  点击率:299

导体中的交变电流或脉冲电流会产生磁场,该磁场与附近的罗氏线圈相互作用,在线圈中产生感应电压,该电压与被测电流的变化率成正比。如是线圈是一个闭合环路,没有不连续性,则可以证明线圈中的感应电压与环绕电流的变化率成正比,关系式为E=H.di/dt,其中H是线圈灵敏度(Vs/A),与NA成正比。

为了获得与环绕电流成比例的输出电压VOUT,必须对线圈电压E进行积分,因此需要使用电子积分来提供低于1Hz的带宽。

运算放大器积分器的简单形式是输入电阴Rsh和反馈电容C,其输出为    Vont=(1/CR) image.pngEdt。因此,整体传感器境益为Vout=Rshl,其中Rsh=H/CR是传感器灵敏度(V/A)

输出电压与环绕电流成比例的关系在整个传感器带宽内都有效,带宽定义为从fL到fH的频率范围,在此范围内测量正弦电流可达到规定灵敏度Rsh的3dB以内。image.png

在低频一上,积分器增益会增加,理论上,当频率接近零时,积分器增益将变得无限大,这将导致不可接受的直流漂移和低频噪声,因此必须限制低频下的积分器增益,这种限制是通过与积分电容器并联一个低通滤波器来实现的,设定了低频带宽fL,通常小于1Hz。image.png

此外,由于罗氏线圈的分布式电感和电容,存在一个高频带宽fH(通常为1MHz或更高),超过该带宽,测量会衰减,并出现明显的相位延迟,电子积分器带宽和连接积分器与线圈的电缆长度也会影响这一限制。