1、磁阻传感器在电气工程上测量电流的探讨 摘 要：该文介绍了用磁传感器来测量电流的基本原理。分析了一种新型电气工程中使用的非接触式测量电流电路工作原理，证明了这种测量电流方法的可行性。 关键词：磁阻传感器 电气工程 测量电流 应用 中图分类号：TM933 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）04（b）-0097-01 测量电流有很多种方法，最常用的方法是使用阻性分流器、变压器或磁性传感器。阻性分流器应用欧姆定律，通过分流器的电流与分流器两端的电压值成正比，分流器相当于与负载串联。这种方法优点是：精度高、底偏差，缺点是无法提供电绝缘。短暂的峰值可能烧坏分流器或导致线路中电子元件的
2、过载。电流互感器由一个初级线圈和一个次级线圈，包围着一个磁芯组成，初级线圈产生电流，使磁芯感应磁场，以使次级线圈产生感生电流，与初级电流成正比，电流互感器虽提供了电气绝缘，保护了传感器和周围的元件，但只能对交流电流测量，直流电流是不能测量的，且体积大，测量电流的方法固定在一个位置上测量，不能移动，所以使用不灵活。 1 磁传感器的测量机理 （1）大多的情况下，通电导体周围的磁场可由安培定律得出：磁场强度顺着电流流过的路径的积分， 如果：I=1amp，r=1cm，B=20MT 通过不同大小电流，产生的磁场情况，如1安培时，在离导线中心2cm时产生的磁场为0.1高斯。 （2）线性磁场传感器的原理 线
3、性磁场传感器可以有各种各样的产品，简单的磁场传感器是一个电阻电桥元件，其原理如图2所示。 只需要一个供电电压便可测量磁场，当010 V的电压连接到桥路上时，传感器开始测量轴线内的环境磁场。除了电桥电路外，传感器的芯片上有两个磁耦合电流带（偏置电流带和置位/复位电流带），它只省去了外部加装线圈的需要。磁阻传感器是由在硅圆片上电积的一个薄层镍铁薄膜制成，并布置成一个电阻带，如果对其施加磁场时或传感器靠近磁场时，又或靠近通电导体时，电桥电阻的变化使电压输出产生相应的变化。 通常施加在薄膜测的外部磁场，使磁力线产生旋转，并改变其角度，这又使电阻值发生变化（R/R），并造成惠斯通电桥的电压输出的变化，这
4、就是镍铁电阻的变化被称作磁阻效应，这在直接与电流的方向和磁电矢量有关。 在制作过程中，敏感轴（磁场方向）被设置为沿薄膜长度的方向，这样可使施加在镍铁薄膜的磁场导致电阻值的最大变化。但是，沿敏感轴的强磁场（大于10高斯）的影响，会扰乱薄膜磁电的极性，改变传感器的特性。为了恢复传感器的特性，必须短暂地施加一个强的恢复磁场，这种做法被称复位脉冲。电桥输出信号的极性取此内部薄膜的磁电方向且对零磁场输出相对称。 2 磁传感器测量电流的电路设计 2.1 测量装置的简介 总结目前市场上此类产品存在的缺陷，有针对性地研发出适应电气设施测量电流使用的一种新型磁传感器，非接触式测量电流的装置，其特点是：克服市场上
5、目前出售的该产品由于都是接触式方法造成现场检测的不便。采用了非接触方法克服了这些困难，基本在任何情况下都能对线路电流进行检测，这种装置成本低、质量轻、体积小是从事电气设施测量电流非常适用的工具。 2.2 电路设计 根据以上分析和电气设施现场的实际情况，设计一种采用HMC系列传感器的测量电流装置。 其电路如图3所示。 该电路的原理是：装置采用9U直流电池作为工作电源，经过三端稳压集成电路后使C、D两点电压5作磁阻传感器工作电源，另外9U电压是直接供给LM358集成运算放大器I作用。当5磁阻传感器没接触被测物时，其两点A、B的电压是相符的，但当其靠近被检测物体时，A、B两点有微弱电压输出，通过L3
6、58的放大作用后F点得到一个输出电压，从而可判别到被测物体是否有电流流过。 3 使用效果和方法 该新型的装置试制成功后，经过在测试现场的使用，达到预期的初步效果，可以定性地非接触式的方法判别导线中的电流，操作方法简单，具体是：将电源开关置于闭合位置，调整电位器11使F点的输出电压为零，把磁阻传感器5靠近被测导线，观察F点的输出电压情况，若F点有电压输出测说明导线中有电流流过，否则就没有。 4 结语 目前，对电气线路中电流的测量装置种类繁多，但基本上都是采用接触式的方法测量，采用电流互感器的检测方法虽然也是非接触式的方法，但局限于场地和条件；此新型的检测装置有精度不高的缺点，但可方便监视电流，定性测试方法可以克服目前该类产品的不足。 参考文献 1 刘鸿图.电气火灾预防检测技术M.北京：中国电力出版社，2005. 2 何希才.常用集成电路应用实例M.北京：电子工业出版社，2007-06.第 4 页 共 4 页
