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電流探頭(tóu)本質

更新時間(jiān):2021-07-13      點擊次數:1478

在做(zuò)車載傳導電流法、大電(diàn)流注入等EMC測試的時候一定會用到(dào)的一個(gè)測試設備(bèi)是電流探頭,探頭的作用(yòng)是將不同頻率的噪聲信號傳輸到頻譜儀或者設備上。下麵我們將講解(jiě)電流探頭(tóu)是如何實(shí)現其(qí)功(gōng)能的。下(xià)圖為典型的電流探頭圖片。

電流(liú)探頭

圖1:EMC測試(shì)中(zhōng)常用的電流探頭

一般可以通過將電流探頭直(zhí)接(jiē)連接到頻譜(pǔ)分析儀(yí)(圖2a)或連(lián)接前置放大器(圖2b)來測量電(diàn)磁信號(hào)。

圖2:(a)直連頻譜儀 (b)連接前(qián)置放大器
 
為什(shí)麽電流探頭形狀是環形,而且能把噪聲(shēng)信號測量出來了。其實電流探頭本質上是一(yī)個環形變(biàn)壓器,如圖3所示。
 
圖3:電流探頭等效示意圖(tú)
 
當探頭夾在被測導線上時,被測(cè)導線其(qí)實(shí)相當於變壓器的初級繞組,而探頭的繞組是次級繞組。當導線(初級線圈)中通過電流時會產生磁場,由該磁場所產生的磁力線會集中在電流(liú)探頭內(nèi)部(bù)的環形磁芯中循環流動,根(gēn)據法(fǎ)拉第定律,磁芯中流動的磁場會在次級線圈上(shàng)感應到電動勢Vind,Vind在頻譜儀內(nèi)部Zin(50Ω)上產生頻率範圍內的噪聲電流。圖4為電流(liú)探頭端接50Ω示(shì)意(yì)圖。
 
圖4:電流探頭端接頻譜50Ω阻抗(kàng)
 
知道原理後,我們就可以利用磁環和線圈自製簡易的電流鉗進行測試。圖5為(wéi)自製探頭。
圖5 自製簡易電流探頭(tóu)
 
觸類(lèi)旁通,當使用環形探頭測試磁場噪聲時,可在環形探頭上增加磁環(huán),由於磁環的磁(cí)芯材料擁有高磁導率的特(tè)性,被測(cè)線束上噪聲(shēng)電流所產生的磁場大部分都在磁環中流動(dòng),而不是發散(sàn)到空氣中,互感原理,穿透過(guò)環形探頭的磁通量將被增強,根據法拉第定律,我們知道,環(huán)形探頭上感應到的磁通(tōng)量越多,頻譜儀端50Ω阻抗上感應(yīng)到的電動勢也就越大,被測噪聲(shēng)幅值(zhí)將提高,測試結果更準(zhǔn)確(què)。如圖6所示。
 
圖6 用(yòng)磁環提高環形探(tàn)頭測試的靈敏度(dù)
 
對於(yú)係統級的設備來說,機器內部不同功能模塊之(zhī)間的連接的(de)信號線和電源線較多,要使用頻譜儀和近場探頭來(lái)精確具(jù)體的(de)噪聲源和耦合路徑較為困難,此(cǐ)時就可使(shǐ)用(yòng)上述環形近場探頭與磁環搭配的裝置進行測試(shì)。
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