罗氏线圈电流传感检测技术研究概况
传感器与检测技术习题解答
传感器与检测技术（胡向东，第2版）习题解答 王涛 第1章概述 什么是传感器？ 答：传感器是能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件和装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 传感器的共性是什么？ 答：传感器的共性就是利用物理定律或物质的物理、化学或生物特性，将非电量（如位移、速度、加速度、力等）输入转换成电量（电压、电流、频率、电荷、电容、电阻等）输出。 传感器一般由哪几部分组成？ 答：传感器的基本组成分为敏感元件和转换元件两部分，分别完成检测和转换两个基本功能。 为普遍。 ①按传感器的输入量（即被测参数）进行分类 按输入量分类的传感器以被测物理量命名，如位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。 ②按传感器的工作原理进行分类
根据传感器的工作原理（物理定律、物理效应、半导体理论、化学原理等），可以分为电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器等。 ③按传感器的基本效应进行分类 根据传感器敏感元件所蕴含的基本效应，可以将传感器分为物理传感器、化学传感器和生物传感器。 改善传感器性能的技术途径有哪些？ 答：①差动技术；②平均技术；③补偿与修正技术；④屏蔽、隔离与干扰抑制；⑤稳定性处理。 第2章传感器的基本特性 什么是传感器的静态特性？描述传感器静态特性的主要指标有哪些？答：传感器的静态特性是它在稳态信号作用下的输入、输出关系。静态特性所描述的传感器的输入-输出关系中不含时间变量。 衡量传感器静态特性的主要指标是线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性和漂移。 利用压力传感器所得测试数据如下表所示，计算非线性误差、迟滞和重复性误差。设压力为0MPa时输出为0mV，压力为时输出最大且为。
基于罗氏线圈的电流变送器设计与应用
基于罗氏线圈的电流变送器设计与应用 周菁 (江苏安科瑞电器制造有限公司，江苏江阴) 摘要：论文介绍了基于罗氏线圈（Rogowski）的电流变送器的原理和硬件设计，以及该产品的主要应用。 1．引言 近年来，随着现代高压、超高压输电网络的建设，电力系统正朝着大容量、高压大电流方向发展，而用于电流测量的传统的电磁式电流互感器已无法满足其要求，在大电流下铁心磁路下易饱和，对测量结果产生较大的误差。而罗氏线圈互感器，具有测量范围宽、精度高、无磁饱和、体积小等优点，正逐步取代传统的电磁式电流互感器，在电力系统中具有广阔的应用前景。 本文介绍一种基于罗氏线圈的电流变送器的设计，对电网中的大交流电流进行实时测量，该变送器采用XTR115芯片将罗氏线圈产生的电压信号转换电流信号，输出DC 4～20mA 电流信号。 2．工作原理及设计 罗氏线圈是将导线均匀的密绕在环形截面非磁性骨架上而形成的空心电感线圈，采用罗氏线圈作为电网中电流测量的传感头，让通有大电流的导线垂直穿过线圈的中心，产生电磁感应，从而感应出被测电流大小的电压信号。将罗氏线圈产生的电压信号接入到信号调理模块上，进行信号处理，最后输出工业标准信号DC4-20mA。电路设计框架图如图1 所示。 2.1信号调理电路 信号调理电路实现对输入信号的隔离输入，包括信号滤波、整流电路以及信号积分电路。该电路主要是对罗氏线圈感应输出的电压信号通过RC 滤波，再经过电阻分压后接入到采用双电源运放芯片的输入脚上，采用运算放大器构成近似积分器，合理选择选择器件参数，能够保证传感器的测量灵敏度、精度和信号响应带宽。 2.2真有效值转换电路 真有效值转换电路实现电路中AC/DC 真有效值转换，将输入的交流信号通过真有效值芯片转化为真有效值的直流电压，能够精确测量各种电压波形的有效值，而不必考虑被测波形的参数以及失真。如图2所示：电路中，Ui 信号经过电容C5隔直后输入到真有效值芯片中，其中电容C8，C9的作用是滤掉该电路中的高频干扰，采用双电源工作方式，满足真有效值的工作要求。 图1
《传感器与检测技术》课程综述
《传感器与检测技术》课程学习综述
目录 第一章摘要 (1) 第二章传感器基本特性 (3) 一、传感器的静态特性 (3) 二、传感器的动态特性 (4) 第三章传感器 (5) 一、电阻式传感器 (5) 二. 电感式传感器 (5) 三、电容式传感器 (6) 四、压电式传感器 (7) 五、磁敏感式传感器 (8) 六、热电式传感器 (9) 七、光电式传感器 (10) 八、辐射与波式 (10) 九、化学传感器 (11) 十、新型传感器 (12) 第四章检测技术 (14) 一、参数检测基本概念 (14) 二、参数检测的一般方法 (16) 三、基本参数测量 (17) 第五章测量不确定度与回归分析 (19) 一、测量误差 (19) 二、测量不确定度 (20) 第六章自动监测系统 (21) 一、组成 (21) 二、设计方案 (22) 第七章课程总结 (25)
第一章摘要 《传感器与检测技术》顾名思义围绕着传感器和检测技术来进行的讲解，对于传感器和检测技术的学习对于自动化与电气工程类的我而言十分重要。传感器位于研究对象与测控系统之间的接口位置，是感知、获取与检测信息的窗口同时传感器也是实现对物理环境或人类社会信息获取的基本工具，是检测系统的首要环节，是信息技术的源头。 作为自动化与电气工程类的学生，即使专业分流之后我们还是会用到大量的传感器知识，掌握传感器方面的知识对我们以后的发展尤为重要。 本课程先从传感器的概述谈起，先让我们知道什么叫做传感器以及传感器的特点和传感器技术的发展再到传感器的基本特性的讲解。在了解了传感器的基本概述和基本特性之后就需要实例来深入对传感器与检测技术的了解。本书列举了许多经典的传感器类型，由易到难，从电阻式传感器到电感、电容式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器与光电式传感器等，同时也涵盖了参数检测自动检测系统等来进行了全面详细的讲解。从原理到测量电路再到应用，环环相扣使人了解原理。 在学习传感器之前我对传感器的理解就是一个很简单的工具，根据物理学原理而实现的各种测量。学习了之后才明白传感器并非那么简单，不同的参数需要我们用不同的传感器去进行测量，同时有的传
传感器技术知识点
1-1衡量传感器静态特性的主要指标。说明含义。 1、线性度——表征传感器输出-输入校准曲线与所选定的拟合直线之间的吻合（或偏离）程度的指标。 2、回差（滞后）—反应传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程过程中输出-输入曲线的不重合程度。 3、重复性——衡量传感器在同一工作条件下，输入量按同一方向作全量程连续多次变动时，所得特性曲线间一致 程度。各条特性曲线越靠近，重复性越好。 4、灵敏度——传感器输出量增量与被测输入量增量之比。 5、分辨力——传感器在规定测量范围内所能检测出的被测输入量的最小变化量。 6、阀值——使传感器输出端产生可测变化量的最小被测输入量值，即零位附近的分辨力。 7、稳定性——即传感器在相当长时间内仍保持其性能的能力。 8、漂移——在一定时间间隔内，传感器输出量存在着与被测输入量无关的、不需要的变化。 9、静态误差（精度）——传感器在满量程内任一点输出值相对理论值的可能偏离（逼近）程度。 1-2计算传感器线性度的方法，差别。 1、理论直线法：以传感器的理论特性线作为拟合直线，与实际测试值无关。 2、端点直线法：以传感器校准曲线两端点间的连线作为拟合直线。 3、“最佳直线”法：以“最佳直线”作为拟合直线，该直线能保证传感器正反行程校准曲线对它的正负偏差相等 并且最小。这种方法的拟合精度最高。 4、最小二乘法：按最小二乘原理求取拟合直线，该直线能保证传感器校准数据的残差平方和最小。 1-3什么是传感器的静态特性和动态特性？为什么要分静和动？ （1）静态特性：表示传感器在被测输入量各个值处于稳定状态时的输出-输入关系。 动态特性：反映传感器对于随时间变化的输入量的响应特性。 （2）由于传感器可能用来检测静态量（即输入量是不随时间变化的常量）、准静态量或动态量（即输入量是随时间变化的变量），于是对应于输入信号的性质，所以传感器的特性分为静态特性和动态特性。 1—4 传感器有哪些组成部分？在检测过程中各起什么作用？ 答：传感器通常由敏感元件、传感元件及测量转换电路三部分组成。 各部分在检测过程中所起作用是：敏感元件是在传感器中直接感受被测量，并输出与被测量成一定联系的另一物理量的元件，如电阻式传感器中的弹性敏感元件可将力转换为位移。传感元件是能将敏感元件的输出量转换为适于传输和测量的电参量的元件，如应变片可将应变转换为电阻量。测量转换电路可将传感元件输出的电参量转换成易于处理的电量信号。 1-5传感器有哪些分类方法？各有哪些传感器？ 答：按工作原理分有参量传感器、发电传感器、数字传感器和特殊传感器；按被测量性质分有机械量传感器、热工量传感器、成分量传感器、状态量传感器、探伤传感器等；按输出量形类分有模拟式、数字式和开关式；按传感器的结构分有直接式传感器、差分式传感器和补偿式传感器。 1-6 测量误差是如何分类的？ 答：按表示方法分有绝对误差和相对误差；按误差出现的规律分有系统误差、随机误差和粗大误差按误差来源分有工具误差和方法误差按被测量随时间变化的速度分有静态误差和动态误差按使用条件分有基本误差和附加误差按误差与被测量的关系分有定值误差和积累误差。 1-7 弹性敏感元件在传感器中起什么作用？ 答：弹性敏感元件在传感器技术中占有很重要的地位，是检测系统的基本元件，它能直接感受被测物理量（如力、位移、速度、压力等）的变化，进而将其转化为本身的应变或位移，然后再由各种不同形式的传感元件将这些量变换成电量。 1-8. 弹性敏感元件有哪几种基本形式？各有什么用途和特点？ 答：弹性敏感元件形式上基本分成两大类，即将力变换成应变或位移的变换力的弹性敏感元件和将压力变换成应变或位移的变换压力的弹性敏感元件。 变换力的弹性敏感元件通常有等截面轴、环状弹性敏感元件、悬臂梁和扭转轴等。实心等截面轴在力的作用下其位移很小，因此常用它的应变作为输出量。它的主要优点是结构简单、加工方便、测量范围宽、可承受极大的载荷、缺点是灵敏度低。空心圆柱体的灵敏度相对实心轴要高许多，在同样的截面积下，轴的直径可加大数倍，这样可提高轴的抗弯能力，但其过载能力相对弱，载荷较大时会产生较明显的桶形形变，使输出应变复杂而影响精度。环状敏感元件一般为等截面圆环结构，圆环受力后容易变形，所以它的灵敏度较高，多用于测量较小的力，缺点是圆环加工困难，环的各个部位的应变及应力都不相等。悬臂梁的特点是结构简单，易于加工，输出位移(或应变)大，灵敏度高，所以常用于较小力的测量。扭转轴式弹性敏感元件用于测量力矩和转矩。 变换压力的弹性敏感元件通常有弹簧管、波纹管、等截面薄板、波纹膜片和膜盒、薄壁圆筒和薄壁半球等。弹簧管可以把压力变换成位移，且弹簧管的自由端的位移量、中心角的变化量与压力p成正比，其刚度较大，灵敏度较小，但过载能力强，常用于测量较大压力。波纹管的线性特性易被破坏，因此它主要用于测量较小压力或压差测量中。 Z-1 分析改善传感器性能的技术途径和措施。
罗氏线圈应用实例
创建时间：2012-12-7 16:31:00作者：陈泽榕自动化三班37号 题目：选择罗氏线圈测量三相交流电流1KA，频率为0至1KHZ。 分析： （1）因为罗氏线圈测量电流的理论依据是“法拉第电磁感应定律”和“安培环路定律”。 当被测电流沿轴线通过罗氏线圈中心时,在环形绕组所包围的体积内产生相应变化的磁场，强度为H,由安培环路定律得：∮H·dl=I(t) 线圈的感应电压与H的变化率成正比，因此，所有线圈的感应电势之和与电流的变化率成正比。也就是：e(t)=di/dt 也就是说罗氏线圈的输出信号是一个电压值，由电压值积分后，须将电压值转化为电流值最后送到电流仪表中。 故一个完整的罗氏线圈电流测量系统包括一个线圈和一个积分器和电压电流转换器。 （2）三相电，有三条电线，而罗氏线圈用于测量单相交流电，故应选择三个罗氏线圈分别测量每相上的电流。 （3）保证测量精准。由于罗氏线圈具有测量无相角差，线性度好，可以测量频率几赫兹到1M，从几安培到几百千安培的电流，具有极佳的瞬态跟踪能力。但是由于罗氏线圈的原理，线圈应固定（线圈运动会切割磁场产生感应电动势，这是我们不想）避免受外界的扰动使线圈移动。且尽量保证电线位于线圈的中心。 （4） 我在网上找到了陕西铱星科技有限公司的罗氏线圈的规格见下表： 显然根据表格可以知道型号YXLS－5 /120满足要求（如果像课堂中讲的动车供电电压27.5KV，则需特别订制）。故选择铱星科技有限公司的罗氏线圈YXLS－5 /120和积分器还有电压电流转换器。 （5）下面是我的设计框图： 罗氏线圈为柔性开合式结构，外套硅橡胶管，用时无需改变电路，只需将线圈两端插扣。而输出信号端接入积分器及电压电流转换器（该公司的产品这两部分整合为一）最后接仪表。 1
罗氏线圈应用实例
自动检测技术张大伟 创建时间：2012-12-7 16:31:00作者：陈泽榕自动化三班37号 题目：选择罗氏线圈测量三相交流电流1KA，频率为0至1KHZ。 分析： （1）因为罗氏线圈测量电流的理论依据是“法拉第电磁感应定律”和“安培环路定律”。 当被测电流沿轴线通过罗氏线圈中心时,在环形绕组所包围的体积内产生相应变化的磁场，强度为H,由安培环路定律得：∮H·dl=I(t) 线圈的感应电压与H的变化率成正比，因此，所有线圈的感应电势之和与电流的变化率成正比。也就是：e(t)=di/dt 也就是说罗氏线圈的输出信号是一个电压值，由电压值积分后，须将电压值转化为电流值最后送到电流仪表中。 故一个完整的罗氏线圈电流测量系统包括一个线圈和一个积分器和电压电流转换器。 （2）三相电，有三条电线，而罗氏线圈用于测量单相交流电，故应选择三个罗氏线圈分别测量每相上的电流。 （3）保证测量精准。由于罗氏线圈具有测量无相角差，线性度好，可以测量频率几赫兹到1M，从几安培到几百千安培的电流，具有极佳的瞬态跟踪能力。但是由于罗氏线圈的原理，线圈应固定（线圈运动会切割磁场产生感应电动势，这是我们不想）避免受外界的扰动使线圈移动。且尽量保证电线位于线圈的中心。 （4） 我在网上找到了陕西铱星科技有限公司的罗氏线圈的规格见下表： 显然根据表格可以知道型号YXLS－5 /120满足要求（如果像课堂中讲的动车供电电压27.5KV，则需特别订制）。故选择铱星科技有限公司的罗氏线圈YXLS－5 /120和积分器还有电压电流转换器。 （5）下面是我的设计框图： 罗氏线圈为柔性开合式结构，外套硅橡胶管，用时无需改变电路，只需将线圈两端插扣。而输出信号端接入积分器及电压电流转换器（该公司的产品这两部分整合为一）最后接仪表。 陈泽榕 自动化三班
罗氏线圈电流传感检测技术研究概况重点
广西轻工业 GUANGXI JOURNAL OF LIGHT INDUSTRY 机械与电气 2011年2月 第2期(总第147期 1引言 近年来,伴随现代高压、超高压输电网络的建设,电力系统正朝着大容量、高压大电流方向发展[1],这就对电流测量装置提出了更高的要求。传统的电流测量装置因其主要采用带有铁心的电磁式电流互感器,不仅体积大、频带窄、防爆绝缘困难,且在大电流下铁心磁路易饱和,对测量结果产生较大的误差。因而,其难以满足电力系统发展的要求,必须寻求基于其他传感机理的电流测量装置来取代之。Rogowski 线圈(以下简称罗氏线圈电流互感器作为电子式电流互感器的一种,具有测量范围宽、测量精度高、无磁饱和、频带范围宽、体积小、易于数字量输出等一系列优点。目前,基于罗氏线圈电流互感器的研究与应用已成为新世纪互感器发展的重要方向之一,在电力系统中具有广阔的应用前景。 2罗氏线圈工作原理 罗氏线圈也称磁位计,它的产生和应用源于1912年[2]。它是一种将导线(漆包线均匀绕制在非磁性环形骨架上的空心线圈,其结构原理图如图1所示。测量时,将载流导线从线圈中心穿过,被测电流不须与罗氏线圈直接接触。根据安培环路定律和电磁感应定律,磁场将在线圈的两端产生一个感应电动势,其值的大小正比于被测电流对时间的微分。 图1罗氏线圈工作原理图 当线圈均匀绕制,且满足线匝截面积处处相等,截面各点磁感应强度相同的情况下,线圈产生的感应电动势e(t[3]为:
上式中:,为线圈与载流导线之间互感的理论计算值。μ =4π×10-7H/m为真空磁导率,;N为绕组匝数; h/m表示线圈骨架高度,a/m表示骨架外径;b/m表示骨架内 径;i 1/A表示载流导线中的电流大小。 3罗氏线圈研究现状 罗氏线圈最初是用来测量磁场的,由于那时罗氏线圈的输 出电压还不足以驱动当时的计量与保护设备,它的应用受到了 一定限制。伴随现代通讯传感技术的飞速发展以及数字信号处 理技术的广泛应用,罗氏线圈的应用范围也越来越广,是电磁 式电流传感器的一种很好的替代品。近几十年来,世界各国学 者已经高度重视这方面的研究,并取得了不少研究成果。 3.1国外研究状况 在理论研究方面:1963年,英国科学家Cooper从理论上 对罗氏线圈的频率特性进行了大量的研究,特别是在高频响应 技术方面,取得了一些创造性的成果,奠定了罗氏线圈在大功 率脉冲技术应用中的理论基础。二十世纪六十年代中期,德国 科学家荷曼对罗氏线圈的结构进行了一些改进,将以前的挠性 线圈骨架做成刚性的形式,在结构上更容易保证线圈匝数分布
罗氏线圈
罗氏线圈 罗氏线圈又叫电流测量线圈、微分电流传感器，是一个均匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈。输出信号是电流对时间的微分。通过一个对输出的电压信号进行积分的电路，就可以真实还原输入电流。 不含铁磁性材料，无磁滞效应，几乎为零的相位误差；无磁饱和象，因而测量范围可从数安培到数百千安的电流；结构简单，并且和被测电流之间没有直接的电路联系；响应频带宽0.1Hz-1MHz。与带铁芯的传统互感器相比，洛氏线圈具有测量范围宽，精度高，稳定可靠，响应频带宽，同时具有测量和继电保护功能，体积小、重量轻、安全且符合环保要求。 基于洛氏线圈的具有电流可实时测量、响应速度快、不会饱和、几乎没有相位误差的特点，故其可应用于继电保护，可控硅整流，变频调速，电阻焊等信号严重畸变的场合。 电流互感器与罗氏线圈的区别 电流互感器CT（current transformer)，是应用变压器的原理（有铁心），一般是把原边的大电流变换成副边的小电流，然后通过I/V变换，输入到ADC 采样。 而罗氏线圈，英文为Rogwski coil，是空心的，即没有铁心，可以认为就是利用最基本的法拉第电磁感应定律，直接在副边产生电压信号。罗氏线圈相对于普通电流互感器的好处是，因其没有铁心，因此不存在铁心饱和现象，可以直接测量很大的电流。但是，正是因为其没有铁心，罗氏线圈感应出的电压信号相对于CT来说非常微弱，而且非常容易受到外部环境杂散磁场的影响，因此对绕制工艺的要求是很高的。另外，罗氏线圈感应出来的电压信号，不能直接用作电流信号，必须要对其进行微分运算，才可以还原回你要的电流信号。 目前罗氏线圈仅用于特大电流的场合，一般计量仪表都是采用的CT 罗氏线圈的放大积分电路的设计原理。 罗氏线圈测量电流的理论依据是法拉第电磁感应定律和安培环路定律，当被测电流沿轴线通过罗氏线圈中心时，在环形绕组所包围的体积内产生相应变化的磁场。 若想准确还原测量的交流电流i，必须加一个反相积分电路。因罗氏线圈感应出的电压很小，为了放大该感应电压，须在积分器前面加一放大电路。积分是一个非常重要的环节，被还原的信号非常小，为方便测量，先将信号放大再积分，这样一方面可以增大还原信号，另一方面，电容的存在可以过滤掉不必要的干扰。 基本放大积分电路设计如图：
常用的电流互感器检测电路分析
常用的电流互感器检测电路分析 在高频开关电源中，需要检测出开关管、电感等元器件的电流提供给控制、保护电路使用。电流检测方法有电流互感器、霍尔元件和直接电阻取样。采用霍尔元件取样，控制和主功率电路有隔离，可以检出直流信号，信号还原性好，但有μs级的延迟，并且价格比较贵；采用电阻取样价格非常便宜，信号还原性好，但是控制电路和主功率电路不隔离，功耗比较大。 电流互感器具有能耗小、频带宽、信号还原性好、价格便宜、控制和主功率电路隔离等诸多优点。在Push-Pull、Bridge等双端变换器中，功率变压器原边流过正负对称的双极性电流脉冲，没有直流分量，电流互感器可以得到很好的应用。但在Buck、Boost等单端应用场合，开关器件中流过单极性电流脉冲；原边包含的直流分量不能在副边检出信号中反映出来，还有可能造成电流互感器磁芯单向饱和；为此需要对电流互感器构成的检测电路进行一些改进。 2 电流互感器检测单极性电流脉冲的应用电路分析根据电流互感器磁芯复位方法 的不同，可有两种电路形式：自复位与强迫复位。自复位在电流互感器原边电流脉冲消失后，利用激磁电流通过电流互感器副边的开路阻抗产生的负向电压实现复位，复位电压大小与激磁电流和电流互感器开路阻抗有关。强迫复位电路在原边直流脉冲消失期间，外加一个大的复位电压，实现磁芯短时间内快速复位。 电流互感器检测电路 常用的电流互感器检测电路如图1(a)所示。 图1(b)表示原边有电流脉冲时的等效电路，电流互感器简化为理想变压器与励磁电感m模型，s为取样电阻。 当占空比<时，在电流互感器原边电流脉冲消失后，磁芯依靠励磁电流流过采样电阻s产生负的伏秒值，实现自复位〔如图1（d1）～（i1）所示〕，由于采样电阻s很小，所以负向复位电压较小；当电流脉冲占空比很大时(>，复位时间很短，没有足够的复位伏秒值，使得磁芯中直流分量d增大，有可能造成磁芯逐渐正向偏磁饱和〔如图1（d2）～（i2）所示〕，失去检测的作用，所以自复位只能应用于电流脉冲占空比<的场合。
传感器与检测技术总复习精华
填空： 1.传感器是把外界输入的非电信号转换成(电信号)的装置。 2.传感器是能感受规定的(被测量)并按照一定规律转换成可用(输出信号)的器件或装置。 3.传感器一般由(敏感元件)与转换元件组成。 (敏感元件)是指传感器中能直接感受被测量的部分 (转换元件)是指传感器中能将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部分。 4.半导体应变片使用半导体材料制成，其工作原理是基于半导体材料的(压阻效应)。 5.半导体应变片与金属丝式应变片相比较优点是(灵敏系数)比金属丝高50~80倍。 6.压阻效应是指半导体材料某一轴向受到外力作用时，其(电阻率ρ)发生变化的现象。 7.电阻应变片的工作原理是基于(应变效应), 即在导体产生机械变形时, 它的电阻值相应发生变化。 8.金属应变片由(敏感栅)、基片、覆盖层和引线等部分组成。 9.常用的应变片可分为两类: (金属电阻应变片)和(半导体电阻应变片)。 半导体应变片工作原理是基于半导体材料的(压阻效应)。金属电阻应变片的工作原理基于电阻的(应变效应)。 10.金属应变片有（丝式电阻应变片）、（箔式应变片）和薄膜式应变片三种。 11.弹性敏感元件及其基本特性:物体在外力作用下而改变原来尺寸或形状的现象称为(变形),而当外力去掉后物体又能完全恢复其原来的尺寸和形状，这种变形称为(弹性变形)。 12.直线电阻丝绕成敏感栅后，虽然长度相同，但应变不同，园弧部分使灵敏系数K↓下降，这种现象称为(横向效应)。 13.为了减小横向效应产生的测量误差, 现在一般多采用(箔式应变片)。 14.电阻应变片的温度补偿方法 1) 应变片的自补偿法 这种温度补偿法是利用自身具有温度补偿作用的应变片(称之为温度自补偿应变片)来补偿的，应变片的自补偿法有（单丝自补偿）和（双丝组合式自补偿）。 15.产生应变片温度误差的主要因素有下述两个方面。 1) (电阻温度系数)的影响 2) 试件材料和电阻丝材料的(线膨胀系数不同)的影响
电流检测电路
MAX471电流检查电路 摘要：MAX471/MAX472是MAXIM公司生产的精密高端电流检测放大器，利用该器件可以实现以地为参考的电流/电压的转换，本文介绍了用MAX471/472高端双向电流检测技术来实现对电源电流的监测和保护的方法，并给出了直流电源监测与保护的实现电路关键词：高端电流监测I/V转换MAX471 MAX472 1 电源电流检测 长期以来，电源电流的检测都是利用串联的方法来完成的。而对于磁电仪表，一般都必须外加分流电阻以实现对大电流的测量，在量程范围不统一时，分流电阻的选择也不标准，从而影响到测量精度。对于互逆电源，由于测量必须利用转换开并来实现，因而不能随机地跟踪测量和自动识别。 在教学和实验室使用的稳压电源中，为了能够进行电流/电压的适时测量，可用两种方法来实现。一种方法是彩双表法显示，此法虽好，但成本较高，同时体积也较大；另一种方法是采用V/I复用转换结构，这种方法成本低，体积小，因而为大多数电源所采用，但它在测量中需要对电压/电流进行转换显示，也不方便。那么，如何对电源进行自动监测呢？笔者
在使用中发现，稳压电源的电压在初始调节状态时，往往显示出空载，而在接入负载后，则需要适时显示负载电流，因此，利用负载电流作为监测信号来完成I/V的测量转换，可实现一种电量用两种方法表示，并可完成自动监测转换功能。 为了实现I/V的转换，笔者利用MAX271/MAX472集成电路优良的I/V转换特性、完善的高端双向电流灵敏放大器和内置检流电阻来实现对稳压电流电流的检测。 2 MAX471/MAX472的特点、功能 美国美信公司生产的精密高端电流检测放大器是一个系列化产品，有MAX471/MAX472、MAX4172/MAX4173等。它们均有一个电流输出端，可以用一个电阻来简单地实现以地为参考点的电流/电压的转换，并可工作在较宽的电压和较大的电流范围内。 MAX471/MAX472具有如下特点： ●具有完美的高端电流检测功能； ●内含精密的内部检测电阻（MAX471）； ●在工作温度范围内，其精度为2%； ●具有双向检测指示，可监控充电和放电状态； ●内部检测电阻和检测能力为3A，并联使用时还可扩大检测电流范围； ●使用外部检测电阻可任意扩展检测电流范围（MAX472）； ●最大电源电流为100μA； ●关闭方式时的电流仅为5μA； ●电压范围为3～36V； ●采用8脚DIP/SO/STO三种封装形式。 MAX471/MAX472的引脚排列如图1所示，图2所示为其内部功能框图。表1为 MAX471/MAX472的引脚功能说明。MAX471的电流增益比已预设为500μA/A，由于2kΩ的输出电阻（ROUT）可产生1V/A的转换，因此±3A时的满度值为3V.用不同的ROUT电阻可设置不同的满度电压。但对于MAX471，其输出电压不应大于VRS+-1.5V，对于MAX472，则不能大于VRG-1.5V。
罗氏线圈简介
Rogowski线圈（洛氏线圈)又叫电流测量线圈、微分电流传感器，是一个均匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈。输出信号是电流对时间的微分。通过一个对输出的电压信号进行积分的电路，就可以真实还原输入电流。该线圈具有电流可实时测量、响应速度快、不会饱和、几乎没有相位误差的特点，故其可应用于继电保护，可控硅整流，变频调速，电阻焊等信号严重畸变以及电炉、短路测试、雷电信号采集等大电流的场合。 本产品配合积分器提供的香蕉形插头、BNC接头，能够方便接入采集板卡、示波器和万用表等测量仪器。 ?适用于毫安到兆安范围的电流测试 ?良好的线性度 ?带宽范围大 ?无二次开路危险 ?过电流能力强 ?不易受外界电磁干扰 ?低功耗 ?重量轻
?Rogowski Coil线圈命名后: 沃尔特罗柯夫斯基，是一个电动装置测量交流电或高速电流脉冲。它是一个空芯线圈，穿在直导体的电流上是测量作业。其输出的罗柯夫斯基线圈通常是连接到一个积分电路，以提供一个输出信号，即是成正比的电流。 目录 ?罗氏线圈优点 ?罗氏线圈电流互感器 ?罗氏线圈技术参数 罗氏线圈优点 ?罗柯夫斯基线圈超过其他类型的电流互感器。由于罗柯夫斯基线圈有一个空芯，而不是一个铁芯，它具有低电感，并能顺应瞬息万变的电流。无二次开路危险；可测量不规则导体；.安装方便，无须破坏导体；此外，因为它没有铁芯饱和，它是高线性度，甚至承受更大电流，例如:那些用在电力传输，焊接，或脉冲功率应用。一个正确的形成罗柯夫斯基线圈，和同样距离的绕组，在很大程度上是免疫电磁干扰。 罗氏线圈电流互感器 ?罗氏线圈电流互感器采用柔性电流传感器（Rogowski线圈电流传感器）作为采集电流传感器，可以测量频率几赫兹到1M，从几安培到几百千安培。其具有极佳的瞬态跟踪能力，可以用于测量尺寸很大或形状不规则的导体电流。广泛应用在传统测量电流的CT无法正常使用的大电流的测量。 罗氏线圈技术参数 ??输入：500A～300KA； ?输出：0～4V，0～1V 也可以变送器式输出标准信号4～20mA； ?精度： 0.2 0.5； ?频率：20Hz～1MHz； ?隔离耐压：3500V；
电流检测电路
电流检测电路 摘要：MAX471/MAX472是MAXIM公司生产的精密高端电流检测放大器，利用该器件可以实现以地为参考的电流/电压的转换，本文介绍了用MAX471/472高端双向电流检测技术来实现对电源电流的监测和保护的方法，并给出了直流电源监测与保护的实现电路 1 电源电流检测 长期以来，电源电流的检测都是利用串联的方法来完成的。而对于磁电仪表，一般都必须外加分流电阻以实现对大电流的测量，在量程范围不统一时，分流电阻的选择也不标准，从而影响到测量精度。对于互逆电源，由于测量必须利用转换开并来实现，因而不能随机地跟踪测量和自动识别。 在教学和实验室使用的稳压电源中，为了能够进行电流/电压的适时测量，可用两种方法来实现。一种方法是彩双表法显示，此法虽好，但成本较高，同时体积也较大；另一种方法是采用V/I复用转换结构，这种方法成本低，体积小，因而为大多数电源所采用，但它在测量中需要对电压/电流进行转换显示，也不方便。那么，如何对电源进行自动监测呢？笔者在使用中发现，稳压电源的电压在初始调节状态时，往往显示出空载，而在接入负载后，则需要适时显示负载电流，因此，利用负载电流作为监测信号来完成I/V的测量转换，可实现一种电量用两种方法表示，并可完成自动监测转换功能。 为了实现I/V的转换，笔者利用MAX271/MAX472集成电路优良的I/V转换特性、完善的高端双向电流灵敏放大器和内置检流电阻来实现对稳压电流电流的检测。 2 MAX471/MAX472的特点、功能
美国美信公司生产的精密高端电流检测放大器是一个系列化产品，有MAX471/MAX472、MAX4172/MAX4173等。它们均有一个电流输出端，可以用一个电阻来简单地实现以地为参考点的电流/电压的转换，并可工作在较宽的电压和较大的电流范围内。 MAX471/MAX472具有如下特点： ●具有完美的高端电流检测功能； ●内含精密的内部检测电阻（MAX471）； ●在工作温度范围内，其精度为2%； ●具有双向检测指示，可监控充电和放电状态； ●内部检测电阻和检测能力为3A，并联使用时还可扩大检测电流范围； ●使用外部检测电阻可任意扩展检测电流范围（MAX472）； ●最大电源电流为100μA； ●关闭方式时的电流仅为5μA； ●电压范围为3～36V； ●采用8脚DIP/SO/STO三种封装形式。 MAX471/MAX472的引脚排列如图1所示，图2所示为其内部功能框图。表1为MAX471/MAX472的引脚功能说明。MAX471的电流增益比已预设为500μA/A，由于2kΩ的输出电阻（ROUT）可产生1V/A的转换，因此±3A时的满度值为3V.用不同的ROUT电阻可设置不同的满度电压。但对于MAX471，其输出电压不应大于VRS+-1.5V，对于MAX472，则不能大于VRG-1.5V。
罗氏线圈传感器的测量原理
罗氏线圈传感器的测量原理 罗氏线圈传感器由罗氏线圈和对其输出电压进行处理的放大积分电路组成。1罗氏线圈设计基本原理 罗氏线圈是一种空心环形的线圈，有柔性和硬性两种，可以直接套在被测量的导体上来测量交流电流。其设计基本原理如图： 图2 罗氏线圈基本原理图 罗氏线圈测量电流的理论依据是法拉第电磁感应定律和安培环路定律,当被测电流沿轴线通过罗氏线圈中心时,在环形绕组所包围的体积内产生相应变化的磁场，强度为H,由安培环路定律得: ∮H·dl=I(t) ( 1 ) 由B=μH，e（t）=dΦ/dt，Ф=N∫B·dS，e（t）=M·di／dt，得： 其截面为矩形时，互感系数M和自感系数L分别为： M=μ0Nhln(b/a)/2π ( 2 ) L=μ0N2hln(b/a)/2π ( 3 ) 上式中，H为线圈内部的磁场强度，B为线圈内部的磁感应强度，μ0为真空磁导率，N为线圈匝数，e（t）为线圈两端的感应电压，a, b分别为线圈横截面的内外径,h为截面高度。 由此可见，线圈一定时，M为定值，线圈的输出电压与di／dt成正比。 2放大积分电路设计原理 若想准确还原测量的交流电流i , 必须加一个反相积分电路。因罗氏线圈感应出的电压很小, 为了放大该感应电压，须在积分器前面加一放大电路。积分是一个非常重要的环节,被还原的信号非常小, 为方便测量, 先将信号放大再积分,这样一方面可以增大还原信号, 另一方面,电容的存在可以过滤掉不必要的干扰[8]。
基本放大积分电路设计如图3： 图3基本放大积分电路设计 通过对罗氏线圈感应电压的放大和积分处理，可还原出所测量的交流电流。 那么，罗氏线圈的电阻，自感L，互感M及输出电压u1（t）已知，电路中电阻，电容，集成运放电路的参数应如何估计或计算呢？
罗氏线圈原理
罗氏线圈测量电流的理论依据是“法拉第电磁感应定律”和“安培环路定律”。 当被测电流沿轴线通过罗氏线圈中心时,在环形绕组所包围的体积内产生相应变化的磁场，强度为H,由安培环路定律得： ∮H·dl=I(t) 线圈的感应电压与H的变化率成正比，因此，所有线圈的感应电势之和与电流的变化率成正比。 也就是： e(t)=di/dt 对输出电压e(t)求积分，可获取i，因此，罗氏线圈一般与积分器配套使用。 罗氏线圈工作原理 罗氏线圈是一种空心环形的线圈，可以直接套在被测量的导体上。导体中流过的交流电流会在导体周围产生一个交替变化的磁场，从而在线圈中感应出一个与电流变比成比例的交流电压信号。 线圈的输出电压可以用公式Vout=M di/dt 来表示。其中M 为线圈的互感.di/dt 则是电流的变比。通过采用一个专用的积分器将线圈输出的电压信号进行积分可以得到另一个交流电压信号，这个电压信号可以准确地再现被测量电流信号的波形。线圈和积分器： 罗氏线圈及配套积分器是一种通用的电流测量系统，应用的场合很广泛，它对待测电流的频率、电流大小、导体尺寸都无特殊要求。系统的输出信号与电流频率无直接关系，相位差小于0.1度，可测量波形复杂的电流信号，如瞬态冲击电流。线性度： 罗氏线圈电流测量系统一个突出的特点就是线性度好。线圈不含磁饱和元件，在量程范围内，系统的输出信号与待测电流信号一直是线性的。而系统的量程大小不是由线性度决定的，而是取决于最大击穿电压。积分器也是线性的，量程取决于本身的电气特性。线性度好使得罗氏线圈非常容易标定，因为系统可以使用常见的基准信号进行标定，标定后的系统在整个量程范围内都是线性的，测量结果都是准确的。同时由于线性度好，系统的量程可以随意确定，瞬态反应能力突出。输出指示： 积分器输出的交流电压信号可以在任何输入阻抗大于10kohm 的电气设备上使用，例如电压表，示波器，瞬态冲击记录仪或保护系统。积分器输出的直流电流信号可以广泛应用在数据采集系统及自动化控制系统中。标定线圈和积分器 线圈标定主要是确定线圈互感系数，积分器标定主要是标定输入和输出信号，我们提供的线圈和积分器在出厂前都已经标定完毕，用户订购时需要提供待测电流量程，以便我方标定，我们不建议用户自己标定系统。线圈和积分器使用一段时间后，用户不需要进行再次标定。
传感器与检测技术总结
《传感器与检测技术》总结 ：王婷婷 学号：14032329 班级：14-11
传感器与检测技术 这学期通过学习《传感器与检测技术》，懂得了很多，以下是我对这本书的总结。 第一章 概 述 传感器的作用是：传感器是各种信息的感知、采集、转换、传输和处理的功能器件，具有不可替代的重要作用。 传感器的定义：能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。 传感器的组成：被测量量---敏感元件---转换元件----基本转换电路----电量输出 传感器的分类：按被测量对象分类（部系统状态的部信息传感器{位置、速度、力、力矩、温度、导演变化}、外部环境状态的外部信息传感器{接触式[触觉、滑动觉、压觉]、非接触式[视觉、超声测距、激光测距）；按工作机理分类（结构型{电容式、电感式}、物性型{霍尔式、压电式}）；按是否有能量转换分类（能量控制型[有源型]、能量转换型[无源型]）；按输出信号的性质分类（开关型[二值型]{接触型[微动、行程、接触开关]、非接触式[光电、接近开关]}、模拟型{电阻型[电位器、电阻应变片]，电压、电流型[热电偶、光电电池]，电感、电容型[电感、电容式位置传感器]}、数字型{计数型[脉冲或方波信号+计数器]、代码型[回转编码器、磁尺]}）。 传感器的特性主要是指输出与输入之间的关系。当输入量为常量，或变化极慢时，称为静态特性；输出量对于随时间变化的输入量的响应特性，这一关系称为动态特性，这一特性取决于传感器本身及输入信号的形式。可以分为接触式环节（以刚性接触形式传递信息）、模拟环节（多数是非刚性传递信息）、数字环节。动态测量输入信号的形式通常采用正弦周期（在频域）信号和阶跃信号(在时域)。 传感器的静态特性：线性度（以一定的拟合直线作基准与校准曲线比较% 100max ??=Y L L δ）、迟滞、重复性、灵敏度（K0=△Y/△X=输出变化量/输入变化量 =k1k2···kn ）和灵敏度误差（rs=△K0/K0×100%、稳定性、静态测量不确定性、其他性能参数：温度稳定性、抗干扰稳定性。 传感器的动态特性：传递函数、频率特性（幅频特性、相频特性）、过渡函数。 0阶系统：静态灵敏度；一阶系统：静态灵敏度，时间常数；二阶系统：静态灵敏度，时间常数，阻尼比。 传感器的标定：通过各种试验建立传感器的输入量与输出量之间的关系，确定传感器在不同使用条件下的误差关系。国家标准测力机允许误差±0.001%，省、部一级计量站允许误差±0.01%，市、企业计量站允许误差±0.1%，三等标准测力机、传感器允许误差±（0.3～0.5）%，工程测试、试验装置、测试用力传感器允许误差±1%。分为静态标定和动态标定。 第二章 位 移 检 测 传 感 器 测量位移常用的传感器有电阻式、电容式、涡流式、压电式、感应同步器式、磁栅式、光电式。参量位移传感器是将被测物理量转化为电参数，即电阻、电容或电感等。发电型位移传感器是将被测物理量转换为电源性参量，如电动势、电荷等。属于能量转换型传感器，这类传感器有磁电型、压电型等。 电位计的电阻元件通常有线绕电阻、薄膜电阻、导塑料（即有机实心电位计）等。电位计结构简单，输出信号大，性能稳定，并容易实现任意函数关系。其缺点是要求输入能量大，电刷与电阻元件之间有干摩擦，容易磨损，产生噪声干扰。 线性电位计的空载特性：x K x l R R R x == ，KR----电位计的电阻灵敏度（Ω/m ）。
Rogowski线圈电流传感器的积分器设计
燕山大学毕业设计/论文Rogowski线圈电流传感器的积分器设计 *** 燕山大学 2012年6月
本科毕业设计（论文）Rogowski线圈电流传感器的积分器设计 学院（系）：*** 专业：08级应用电子 学生姓名：*** 学号：*** 指导教师：*** 答辩日期：2012年6月17日
燕山大学毕业设计（论文）任务书 学院：电气工程学院系级教学单位：电气工程及自动化 学号*** 学生 姓名 *** 专业 班级 应电-2 题目题目名称Rogowski线圈电流传感器的积分器设计 题目性质 1.理工类：工程设计（√ ）；工程技术实验研究型（）； 理论研究型（）；计算机软件型（）；综合型（） 2.管理类（）； 3.外语类（）； 4.艺术类（） 题目类型 1.毕业设计（√） 2.论文（） 题目来源科研课题（）生产实际（）自选题目（√） 主要内容 研究一种能够克服低频噪声和零点漂移的反馈电路，并且给出积分运算放大器的设计过程，将罗氏线圈的测量带宽扩展到1MHz以上。 基本要求 推导电路传递函数模型。仿真测试频率响应设计的结果，以及在测量dI/dt高于100A/us的磁压缩脉冲电流时的波形，并将测量效果与典型电流CT进行分析对比。 参考资料[1]W. F. Ray, R. M. Davis, “High frequency improvements in wide bandwidth Rogowski transducers,” EPE 99 Conference Proceedings, Lausanne. Sept 1999. [2]W. F. Ray, “Wide Bandwidth Rogowski Transducer: Part 2- Integrator”EPE Journal, Vol. 3, No. 2, pp. 116-122,1993 [3]W. F. Ray, C. R. Hewson, “High performance Rogowski current transducers, ” IAS IEEE Industrial Applications Society, Conference Proceedings, No.5, pp.3083-3090, Rome 2000 [4]W. F. Ray, R. M. Davis, “Wide bandwidth Rogowski current transducers Part 1 -The Rogowski coil, ”EPE Joumal, No.3, pp.51-59,1993 [5]W. F. Ray, C. R. Hewson, J. M. Metcalfe, “High frequency Effects in Current Measurement Using Rogowski Coil, ”2005 European Conference on Power Electronics and Applications, Vol. 2005, pp. 1665785,Sept 2005, Dresden, Germany. 周次1—4周5—8周9—12周13—16周17—18周应 完 成的内容查阅资料、 分析原理 建立空芯线圈 和有源外积分 电路的数学模 型 仿真传感头与 积分电路设计 是否匹配； 分析仿真结 果；评估积 分电路的性 能和局限； 撰写论文 准备答辩 指导教师：*** 职称：讲师2012年1月2日系级教学单位审批： 年月日
电流检测电路
摘要：MAX471/MAX472是MAXIM公司生产的精密高端电流检测放大器，利用该器件可以实现以地为参考的电流/电压的转换，本文介绍了用MAX471/472高端双向电流检测技术来实现对电源电流的监测和保护的方法，并给出了直流电源监测与保护的实现电路 关键词：高端电流监测I/V转换MAX471 MAX472 1 电源电流检测 长期以来，电源电流的检测都是利用串联的方法来完成的。而对于磁电仪表，一般都必须外加分流电阻以实现对大电流的测量，在量程范围不统一时，分流电阻的选择也不标准，从而影响到测量精度。对于互逆电源，由于测量必须利用转换开并来实现，因而不能随机地跟踪测量和自动识别。 在教学和实验室使用的稳压电源中，为了能够进行电流/电压的适时测量，可用两种方法来实现。一种方法是彩双表法显示，此法虽好，但成本较高，同时体积也较大；另一种方法是采用V/I复用转换结构，这种方法成本低，体积小，因而为大多数电源所采用，但它在测量中需要对电压/电流进行转换显示，也不方便。那么，如何对电源进行自动监测呢？笔者在使用中发现，稳压电源的电压在初始调节状态时，往往显示出空载，而在接入负载后，则
需要适时显示负载电流，因此，利用负载电流作为监测信号来完成I/V的测量转换，可实现一种电量用两种方法表示，并可完成自动监测转换功能。 为了实现I/V的转换，笔者利用MAX271/MAX472集成电路优良的I/V转换特性、完善的高端双向电流灵敏放大器和内置检流电阻来实现对稳压电流电流的检测。 2 MAX471/MAX472的特点、功能 美国美信公司生产的精密高端电流检测放大器是一个系列化产品，有MAX471/MAX472、MAX4172/MAX4173等。它们均有一个电流输出端，可以用一个电阻来简单地实现以地为参考点的电流/电压的转换，并可工作在较宽的电压和较大的电流范围内。 MAX471/MAX472具有如下特点： ●具有完美的高端电流检测功能； ●内含精密的内部检测电阻（MAX471）； ●在工作温度范围内，其精度为2%； ●具有双向检测指示，可监控充电和放电状态； ●内部检测电阻和检测能力为3A，并联使用时还可扩大检测电流范围； ●使用外部检测电阻可任意扩展检测电流范围（MAX472）； ●最大电源电流为100μA； ●关闭方式时的电流仅为5μA； ●电压范围为3～36V； ●采用8脚DIP/SO/STO三种封装形式。 MAX471/MAX472的引脚排列如图1所示，图2所示为其内部功能框图。表1为 MAX471/MAX472的引脚功能说明。MAX471的电流增益比已预设为500μA/A，由于2kΩ的输出电阻（ROUT）可产生1V/A的转换，因此±3A时的满度值为3V.用不同的ROUT电阻可设置不同的满度电压。但对于MAX471，其输出电压不应大于VRS+-1.5V，对于MAX472，则不能大于VRG-1.5V。