DS系列电流传感器是如何实现高精度精确测量的？
发布时间：
2024-10-10 15:30
来源：
DS系列电流传感器是如何实现高精度精确测量的？
高精度电流传感器的应用
基于磁通门原理的高精度电流传感器DS系列，具备“ppm级”测量精度，极其出色的线性度（典型1~3ppm），超高的稳定性（典型＜1ppm/年的时间偏移系数）和抗干扰能力。因此该系列传感器在新能源汽车功率和效率测试、电池测试系统、风电系统、光伏逆变器、高能物理粒子加速器、MRI医疗核磁共振成像设备和计量校准等领域，需要精确测量和控制直流电流，或者高频交流电流的场合，都有广泛的应用。
基于双磁通门原理的电流测量技术
电流测量技术有很多种，包括基本的并联技术和霍尔技术。决定因素通常是所需的精度，光伏太阳能、新能源汽车和电网应用对精度的要求可高达100ppm，而医疗核磁共振成像设备和物理研究所的加速器则要求达到ppm级的性能。 基于磁通门技术的直流和交流电流传感器DS系列，其测量精度可达1ppm。
图1
DS系列电流传感器专有的磁通门是一种闭环补偿技术，具有固定激励频率和二次谐波零磁通检测功能。 初级电流在环形线圈中产生的磁场被积分器产生的补偿次级电流抵消。 磁通门可检测磁环中从直流到低于 100 Hz 的亚 ppm 级磁场，并告诉积分器对其进行补偿。 在较高频率下，反馈绕组会检测到环形磁场中的 ppm 级磁场，并再次告诉积分器对其进行补偿。 图1比较了电流在正常情况下（红线）和通过磁通门元件时（蓝线）的表现。 通过绕在标准磁性材料上的拾取线圈，电流是线性的，直至饱和。 但是，如果磁芯的磁性材料选择了深饱和度和灵敏度高的材料，图表就会发生变化，显示出非常明确和可识别的阶跃变化。
图2
图2是一幅简化图，显示了施加方形电压（左图）产生尖锐正负信号的效果，然后如果引入通过导线导体的初级直流电流 Ip，就会产生直流磁场，使信号发生偏移（右图）。 最后，采用先进的信号处理技术，利用二次谐波提取新信号的值，从而测量导体中的电流及其直流电流值。 这就是基本的 FluxGate（或零磁通）技术。 (这可以用一个额外的交流反馈绕组来补充，以扩大交流电流测量的频率范围）。
简单的单磁通门结构和磁芯可提供精确的直流和低频交流测量，但带宽非常低，因此不适合全带宽交流测量。
此外，温度和其他环境条件的影响意味着磁场可能会漂移。 有些制造商使用电子补偿电路，这不仅增加了成本和复杂性，还容易造成误差。 相比之下，DS系列传感器采用了双磁通门技术，双芯平衡磁通门消除励磁耦合，同时消除外部噪声。
图3a
图3b
图3c
图3d
磁通门结构采用两个相对的磁芯，概念类似于惠斯通电桥。 这提供了自然补偿，消除了任何漂移的影响。 原理图见图 3a和图3b，简化信号图见图3c和图3d。 然而，为了使两个 Fluxgate 元件相互平衡，它们必须完全匹配。
DS系列高精度电流传感器从常用的50A量程的DT50ID、DS50ID、DS50UB，到200A量程的DT200ID、DS200ID、DS200UB，400A量程的DS400ID，600A量程的DS600ID，1000A量程的DS1000UB，1200A量程的DM1200ID，以及2000A大量程的DL2000ID，5000A量程的DR5000IM和10kA量程的DR10000IM等。都具备极高的线性度（ppm级），以及极高的温度系数，和极低的噪音，从而保证各种测试条件下都具备极高的精度。
关键词：
相关文章
