尔零磁通直流大电流传感器

真理惟一可靠的标准就是永远自相符合。 —— 欧文土地是以它的肥沃和收获而被估价的；才能也是土地，不过它生产的不是粮食，而是真理。如果只能滋生瞑想和幻想的话，即使再大的才能也只是砂地或盐池，那上面连小草也长不出来的。尔零磁通直流大电流传感器[点击数：3192 更新时间：2006年06月06日]一、概述HLZ系列测量仪是一种先进的工业用直流大电流测量仪。仪表能够同时输出直流电流电压两钟信号，可与各种直流电流二次仪表配合使用，可广泛应用于冶金、化工、炭素等工业对现场直流大电流进行测量和控制。人生的磨难是很多的，所以我们不可对于每一件轻微的伤害都过于敏感。在生活磨难面前，精神上的1坚强和无动于衷是我们抵抗罪恶和人生意外的最好武器。真理惟一可靠的标准就是永远自相符合。 —— 欧文土地是以它的肥沃和收获而被估价的；才能也是土地，不过它生产的不是粮食，而是真理。如果只能滋生瞑想和幻想的话，即使再大的才能也只是砂地或盐池，那上面连小草也长不出来的。HLZ系列测量仪为电流比较式仪表、采用多通道闭环检测原理，具有高准确度高重复性、高分辨率等特点。其各项技术指标均达到美国哈尔马公司精密型产品的技术标准。该仪表全部采用集成电路，性能稳定可靠，测量头开口方式安装，使用维修方便。二、产品技术指标及性能产品型号：HLZ系列测量范围：6-360KA测量原理：霍尔零磁通比较式原理出厂检测精度：±0.1%现场使用精度：±0.2%线形误差：±0.05%响应时间：±5.5ms功 耗：1VA/KA外磁场影响：100高斯误差小于 0.1%电源电压：220V（50HZ-60HZ）输出方式：1、电流输出 1A/5000A 0-26mA2、电压输出 0-1V 0-5V 0-10V使用条件：环境温度 -450C-550C地震烈度小于 9度户外使用 防腐防水结构特点：开口方式，安装方便，安装时不必停电。三、规格以及测量头窗口尺寸规格 窗口尺寸 规格 窗口尺寸6KA114*11410KA184*18415KA184*18425KA330*33040KA500*50050KA500*50065KA714*71675KA714*1087100KA714*1087130KA714*1458180KA1127*1991240KA1760*2660350KA2490*3908四、霍尔电流传感器的原理霍尔电流传感器是利用霍尔效应原理制成的检测电流装置，它突出的特点是能测量直流、工频、高频等各种波形的电流， 而且是电隔离的。输出为电压信号或电流信号， 精度普遍较高，虽说要辅助电源，但功耗很小，重量轻。使用方便可靠，是新一代电流传感器。一、霍尔效应与电流传感器的联系霍尔效应是 1879年由美国物理学家 EHHall首先在金属材料中发现的。至今，霍尔效应已在很多领域得到应用。随着半导体工业的进步，早期利用锗、铋等材料制成的霍尔效应元件 （简称霍尔元件），也逐步发展到了现在的硅、砷化镓、锑化钿等霍尔元件，性能有很大的提高，并进入了实用阶段，成为科技领域中不可缺少的新型器件之一。人生的磨难是很多的，所以我们不可对于每一件轻微的伤害都过于敏感。在生活磨难面前，精神上的坚强和无动于衷是我们抵抗罪恶和人生意外的最好武器。

2真理惟一可靠的标准就是永远自相符合。 —— 欧文土地是以它的肥沃和收获而被估价的；才能也是土地，不过它生产的不是粮食，而是真理。如果只能滋生瞑想和幻想的话，即使再大的才能也只是砂地或盐池，那上面连小草也长不出来的。霍尔元件是将磁场转换成电信号的线形磁敏元件，霍尔输出电压 VH有：VH=S。I*BS：乘积灵敏度（ m/V/K/G.mA）；I：工作电流（mA）；B：磁感应强度（ KG）。从（1）式中有，当S与I一定，则 VH

与B

有一直线的线形关系。霍尔电流传感器正是利用

VH

与B

的线形关系，来测量导线电流的。我们知道，通电导体在它周围必然产生磁场，根据安培回路定律，电流与磁场的关系为：∮B﹒dl=μ。∑I。(通电导体为圆柱体 )L）(2)式中μ。=4Л×10。不同的半径 R，磁感应强度不同。用霍尔元件来直接测量磁场 B，只能测出RR+△R内的平均磁场（△ R为霍尔元件敏感区的边长）。因 μ。很小，故导线在空气中产生的磁场是很弱的，这将给测量带来较大的误差。为了加大磁场信号， 减少测量误差，可在导线上套一开有气隙的软磁圆环， 磁环可将磁力线有效的集中在环内。 因磁环本身材料的性质， 当励磁电流

I。为零时，剩磁很小。根据安培回路定律，可得到这种磁路形式的电流与磁场关系：NI。=∮H﹒dl=∑B/μi。=B﹒l1/μiμ。+B﹒l2/μ。

(3)l1为磁环长度，

l2为气隙长度，

N为导线匝线。由（

3）式可得：(4)上式中，μ2数量级，因此I1/μμ。＜＜Iiμ。为软磁材料的绝对磁导率，约在4000-5000，I1/I2≈101/μ。，（4）式可化为B=μ。NI。/I1(5)5）式与（2）式相比，由于2R/I1=102数量级，设N=1，则（5）式中的磁感应强度是（2）中的磁感应强度的100倍左右。这说明，利用磁环收集磁场，可以加大信号，提高信噪比。气隙中磁场近似为均匀磁场，因此，将霍尔元件放入气隙中测量磁场，就能间接的反映出电流的大小。将（5）式代入（1）式中有：VH=SI﹒μ。NI。/I1(6)从上式看出，只要将集磁环与霍尔元件组合在一起， 就成了测量电流的传感头， 它也是电流传感器的核心部分。二、霍尔电流传感器的两种线路原理1、霍尔直放式电流传感器（霍尔直检式）霍尔电流传感器依据使用范围及目的的不同，在线路原理上通常愤怒为两种形式。霍尔直放式电流传感器是利用集磁环将通电导线周围产生的磁场集中起来提供给磁敏元件，

再由磁敏元件转换为弱电信号，经放大输出电压信号。这种传感器适合于测量直流到数千赫兹电流，频宽较窄，但线路形式简单，性能稳定，可靠性高。人生的磨难是很多的，所以我们不可对于每一件轻微的伤害都过于敏感。在生活磨难面前，精神上的坚强和无动于衷是我们抵抗罪恶和人生意外的最好武器。

3真理惟一可靠的标准就是永远自相符合。 —— 欧文土地是以它的肥沃和收获而被估价的；才能也是土地，不过它生产的不是粮食，而是真理。如果只能滋生瞑想和幻想的话，即使再大的才能也只是砂地或盐池，那上面连小草也长不出来的。线路由三部分组成，第一部分为集次换和霍尔磁敏元件， 第二部分为差分放大加滞后的频率补偿，第三部分为反相放大加调与超前的频率补偿。基本的线路原理如图（ 1）图（1）其输出电压为V。=A1﹒A2﹒SI﹒NI（7）（7）式为测量直流电流时，输出与被测电流I。的关系。2、霍尔磁平衡式电流传感器（霍尔检零式）霍尔磁平衡式电流传感器是在前述原理的基础上，加上了磁平衡原理，即集磁环将原边电流所产生的磁场聚集后，作用于霍尔元件，使其有电压讯号输出，经放大输入到功率放大器输出补偿电流流经次级补偿线圈。次级线圈产生的磁场与原边电流产生的磁场相反，因而补偿了原边磁场，使霍尔输出逐渐减小，当原次级磁场相等时，补偿电流不再增大。这就是磁平衡检测的原理。图（2）为磁平衡式线路原理图这种线路主要由磁电转换部分，放大部分及驱动补偿线路部分等组成。其瞬态工作过程如下：当I。刚通过磁环，IS尚未形成时，霍尔元件检测出N1I。所产生的磁场信号，经放大级放大，推动驱动级。由于N2为补偿线圈，通过线圈电流不会突变，因此IS逐渐上升，N2IS所产生的磁场补偿了N1I。所产生的磁场。因此，霍尔元件输出降低，IS上升减慢。当N2IS=N1I。时，磁场为零，霍尔元件输出为零。但由于线圈的缘故，IS还会再上升，这样，N2IS＞N1I。，补偿过冲，霍尔元件输出变号，驱动输出级使IS减小。如此反复在平衡点附近作振荡。因此这样的平衡为人生的磨难是很多的，所以我们不可对于每一件轻微的伤害都过于敏感。在生活磨难面前，精神上的4坚强和无动于衷是我们抵抗罪恶和人生意外的最好武器。真理惟一可靠的标准就是永远自相符合。 —— 欧文土地是以它的肥沃和收获而被估价的；才能也是土地，不过它生产的不是粮食，而是真理。如果只能滋生瞑想和幻想的话，即使再大的才能也只是砂地或盐池，那上面连小草也长不出来的。动态平衡。建立时间往往在 IμS以内，整个测量回路形成闭环系统。我们设原边电流为 I。，补偿电流 I。，霍尔元件输 μi，运放输出 μ。，驱动级为 1：1传输出，则加在补偿线圈与测量电阻的电压为 μ。。依据公式（6）有：μi=（I。N1-ISN2）﹒S﹒I﹒μ。/I2（9）径放大输出μ。=A﹒μ。则有：i（10）上式中 为补偿线圈内阻 .将(10)中的代入 (9)式有:（11）由磁平衡原理可知 ,与越接近,说明跟踪越好,精度越高,但完全相等不可能 ,若相等,式(9)不成立.假设两者相差 1%,即:以上推导仅适用于直流情况且要使等式(12)成立,首先要保证(13)式成立.令取决于设计时选取的材料和元器件,合理的设计可降低C值.当A＞C时,补偿程度更高.根据式(12),测量电阻R两端的电压为:我们从图(2)看到,整个测试回路和频响,关键在于中间的放大级。放大级往往设计成具有较大的增益，与较高的电压上升速率，这样才能保证始终跟的变化。这种以磁平衡作为检测原理的电流传感器，补偿电流始终受到原边电流的控制，因此，与第一种电流传感器相比，频带较宽，测人生的磨难是很多的，所以我们不可对于每一件轻微的伤害都过于敏感。在生活磨难面前，精神上的5坚强和无动于衷是我们抵抗罪恶和人生意外的最好武器。真理惟一可靠的标准就是永远自相符合。 —— 欧文土地是以它的肥沃和收获而被估价的；才能也是土地，不过它生产的不是粮食，而是真理。如果只能滋生瞑想和幻想的话，即使再大的才能也只是砂地或盐池，那上面连小草也长不出来的。试精高较高，响应时间短．采用闭环控制，自动地补偿了由于电源电压的变化，温度的变化，母排的位置，器件老化以及外部磁场的各种影响． 闭环的良好重复性，保证了传感器长期的可靠性，常用于直流计量与控制应用。五、安装须知１、若采用铗磁材料作则头安装支架时， 应使用木块等非磁性材料作垫块， 保持测量头与支架之间的距离大于 80毫米。2、被测导电母排应置于测量头窗口的中心位置上，并要求与测量头垂直。3、测量头安装位置应尽可能离开其它导电母排并要求距离被测母排转角处 2米以上（或测量头外形长度尺寸两倍以上）。4、电路柜与测量之间的距离最好定 10米以内，根据需要可以加长。5、电路与测量头之间采用 CA型杆头座和专用多芯电缆线连接即可。传感器系列知识-传感器的特性[点击数：1332 更新时间：2006年05月18日]传感器的特性是指传感器的输入量和输出量之间的对应关系。 通常把传感器的特性分为两种：静态特性和动态特性。静态特性是指输入不随时间而变化的特性，它表示传感器在被测量各个值处于稳定状态下输入输出的关系。动态特性是指输入随时间而变化的特性， 它表示传感器对随时间变化的输入量的响应特性。一般来说，传感器的输入和输出关系可用微分方程来描述。理论上，将微分方程中的一阶及以上的微分项取为零时， 即可得到静态特性。 因此传感器的静特性是其动特性的一个特例。传感器除了描述输入与输出量之间的关系特性外，还有与使用条件、使用环境、使用要求等有关的特性。传感器的静特性传感器的输入-输出关系:输入（外部影响：冲振、电磁场、线性、滞后、重复性、灵敏度、误差因素）—传感器—输出（外部影响：温度、供电、各种干扰稳定性、温漂、稳定性（零漂）、分辨力、误差因素）。人们总希望传感器的输入与输出成唯一的对应关系，而且最好呈线性关系。但一般情况下，输入输出不会完全符合所要求的线性关系，因传感器本身存在着迟滞、蠕变、摩擦等各种因素，以及受外界条件的各种影响。传感器静态特性的主要指标有：线性度、灵敏度、重复性、迟滞、分辨率、漂移、稳定性等。传感器的动特性动特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。很多传感器要在动态条件下检测，被测量可能以各种形式随时间变化。只要输入量是时间人生的磨难是很多的，所以我们不可对于每一件轻微的伤害都过于敏感。在生活磨难面前，精神上的6坚强和无动于衷是我们抵抗罪恶和人生意外的最好武器。真理惟一可靠的标准就是永远自相符合。 —— 欧文土地是以它的肥沃和收获而被估价的；才能也是土地，不过它生产的不是粮食，而是真理。如果只能滋生瞑想和幻想的话，即使再大的才能也只是砂地或盐池，那上面连小草也长不出来的。的函数，则其输出量也将是时间的函数，其间关系要用动特性来说明。设计传感器时要根据其动态性能要求与使用条件选择合理的方案和确定合适的参数；使用传感器时要根据其动态特性与使用条件确定合适的使用方法， 同时对给定条件下的传感器动态误差作出估计。 总之，动特性是传感器性能的一个重要方面，对其进行研究与分析十分必要。总的来说，传感器的动特性取决于传感器本身，另一方面也与被测量的形式有关。1）规律性的：1）周期性的：正弦周期输入、复杂周期输入；2）非周期性的：阶跃输入、线性输入、其他瞬变输入2）随机性的：1）平稳的：多态历经过程、非多态历经过程；2）非平稳的随机过程。在研究动态特性时，通常只能根据“规律性”的输入来考虑传感器的响应。复杂周期输入信号可以分解为各种谐波，所以可用正弦周期输入信号来代替。其它瞬变输入不及阶跃输入来得严峻，可用阶跃输入代表。因此， “标准”输入只有三种；正弦周期输入、阶跃输入和线性输入。而经常使用的是前两种。HLZ系列直流传感器在电解工业整流电源系统的应用[点击数：1352 更新时间：2006年05月18日]HLZ系列直流传感器在电解工业整流电源系统的应用直流电源计控在电解工业管理有着举足轻重的地位，它是企业增效挖潜的主要技术考核指标之一，也是保障整流电源平稳运行的调控信号源之一，因此，直流传感器在整流电源系统中的计量准确、稳定可靠显得尤为重要。HLZ系列直流传感器在电解工业整流电源系统的应用直流电源计控在电解工业管理有着举足轻重的地位，它是企业增效挖潜的主要技术考核指标之一，也是保障整流电源平稳运行的调控信号源之一，因此，直流传感器在整流电源系统中的计量准确、稳定可靠显得尤为重要。众所周知，目前国内市场流行的直流电流传感器分开环和闭环二种形式

（也就是常说的直测式和检零式）

，且二种形式的传感器在测量精度方面都有其理论根据，都是依据霍尔元件在磁路气隙中采集由电流与磁场成正比转换过来的电压信号，在全电流定律的理论框架下设计制作。HLZ

系列直流大电流传感器在电解工业领域针对不同行业、不同厂家的需求，可生产闭环式和开环式二人生的磨难是很多的，所以我们不可对于每一件轻微的伤害都过于敏感。在生活磨难面前，精神上的坚强和无动于衷是我们抵抗罪恶和人生意外的最好武器。

7真理惟一可靠的标准就是永远自相符合。——欧文土地是以它的肥沃和收获而被估价的；才能也是土地，不过它生产的不是粮食，而是真理。如果只能滋生瞑想和幻想的话，即使再大的才能也只是砂地或盐池，那上面连小草也长不出来的。大类型的多种产品。可对5KA~420KA直流大电流进行在线计量检测，具有精度高、可靠性及稳定性好、反应速度快、安装维护方便等特点，产品曾先后列入湖北省“火炬计划”、“科技攻关计划”、“国家级新产品试制鉴定计划”；并获得湖北省“科技进步二等奖”、国家科委“金桥奖”和“国家级新产品证书”。我公司的产品是在ISO9001-2000质量管理体系下严格按照国际标准组织生产的，依靠一支强劲的、经验丰富的科技研发队伍作后盾，运用新技术，新材料，新工艺等手段，从而保证了我公司的产品在性能及各项技术指标上，与时俱进地始终保持在时代的最前沿。我公司的直流大电流传感器是在全电流定律∫LHdL=I的基础上研制的，全电流定律的核心是：磁场强度的闭合线积分只与闭合积分路径相交链的电流（被测电流I）有关，它与电流的位置及与不交链电流（所产生的杂散磁场）无关，当穿过传感器窗口的电流为零时，不管相邻导排有无电流（相对外磁），传感器的输出必须为零。我们知道被测电流I在铁心中产生磁通Φ，用带气隙的均匀无分支磁路来完成待测电流I转换成为气隙中的磁感应强度，根据磁场强度的环路定律H1d+H2d+H2Nd+∫LHid1=I和霍尔元件的输出电压UH=KHIHB与灵敏度，控制电流和磁场强度的关系，将传感器设计成一定铁心面积和一定气隙长度，在磁路中按照中心对称及轴对称的原则将每个气隙通道里的霍尔件由磁场强度感应出的感应电势相加并放大N倍，即得出了与实际电流成正比的输出电压。假定霍尔检测通道及对应的气隙通道为2N个(设计为偶数,并在磁路中按中心及轴对称的原则排列),每个气隙的宽度为d,设铁芯的总长度为L则有:H1d+H2d+ +H2Nd+∫LHid1=I0 ..(1)其中,Hi(i=1,2, ,2N)为气隙通道中的磁场强度 ,H1为铁芯中l处的强度,I0为现场母排中的电流。对于气隙中，有 Hi=Bi/μ0,而由中值定理 ,有∫LH1d1=HLL=BLL/μr0μ从而有:B1d+B2d++B2Nd+BLL/μr=0μ0I在上述关系式中,根据磁介质的边界条件,可知BL与Bi近似相等,且L/d在装置设计中,其值范围通常在10~30左右,而μr的值通常在四个数量级以上因而BL/μr在整个和式项中,其值很小，从而可令BLL/μμr0=βμ0I0(且β<<1)进而得出:B1+B2++B2N=(1-β)0μI0/d...(2)另一方面也可以得出:BL00/2Nd.(3)≈μIβ≈L/2Ndrμ.(4)在传感器的调试中,可让SH1I1Sinψ1=SH2I2Sinψ2==SH2NI2NSinψ2N=K由VHi=SHiIiBiSinψ代入（２）式有：1VH1+VH2++VH2N=K(1-β)0μI0/d在电子线路中,我们将各个霍尔感应电势相加,并放大Q倍,作为该装置的输出信号V0,即有:V0=Qk(1-β)0μI0/d(5)该式即反映出检测装置输出电压V0与一次检测电流I0的量值对应关系。由以上理论分析，影响传感器测量精度的因素很大程度上取决于选用铁心和霍尔器件。因此我们花费了很大的精力将各种铁磁材料进行大量试验，最终选用了日本日芝铁公司生产的一种新型导磁材料，为尽可能地保证磁性材料的性能，在磁性材料成型前后对其进行了特殊工艺结构处理，这样由我们原来导磁材料的5000-8000高斯导磁率一下子提高到现在的17000-20000高斯的高导磁低矫顽力的理论要求人生的磨难是很多的，所以我们不可对于每一件轻微的伤害都过于敏感。在生活磨难面前，精神上的8坚强和无动于衷是我们抵抗罪恶和人生意外的最好武器。真理惟一可靠的标准就是永远自相符合。 —— 欧文土地是以它的肥沃和收获而被估价的；才能也是土地，不过它生产的不是粮食，而是真理。如果只能滋生瞑想和幻想的话，即使再大的才能也只是砂地或盐池，那上面连小草也长不出来的。上来，从而使我们的传