电压传感器的工作原理：电压传感器

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电压传感器
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电压传感器是指能感受被测电压并转换成可用输出信号的传感器。在各种自动检测、控制系统中，常需要对高速变化的交、直流电压信号做跟踪采集，对于比较复杂的电压波形做频谱分析。
[1]
中文名
电压传感器
外文名
voltage sensor
作    用
测量电压
类    型
电压互感器、霍尔电压传感等
应    用
半导体保护等
学    科
检测学
目录
1
简介
2
原理
3
分类
4
要求
5
选用原则
电压传感器简介
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语音
电压传感器是能感受被测电压并转换成可用输出信号的传感器。在各种自动检测、控制系统中，常常需要对高速变化的交、直流电压信号作跟踪采集，对于比较复杂的电压波形作频谱分析。这类信号可能是高电压、大电流等强电，也可能是负载能力很差的弱电或幅值很小的信号。在这些情况中，就需要采用合适的电压传感器对不能直接测量或不匹配的电压信号进行采集，从而得到标准化、电气隔离的电压信号。
电压传感器
随着越来越多新技术的发展，电压传感器也得到了进一步发展和应用。例如传动系统的变频器和整流器、不间断电源、有源滤波器、无功补偿、电池充放电、半导体保护、驱动保护等设备或系统中，大量使用了各种各样的电压传感器。电压传感器的作用是自动检测电压，从而使我们能够对设备或系统的电压进行控制和显示，必要时采取过电压、欠电压等自动保护措施。
电压传感器原理
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对于交流电压测量，可用电压互感器作为传感元件，即使用一台电压互感器将被测电压降至到可利用的低电压，然后通过相关电路变换成与被测电压成线性关系的直流电压送入到数据采集系统和A/D转换器。当被测电压为直流电压时，可用分压电阻作为传感元件，并联在被测元件两端的电阻值应足够大（一般应控制在消耗功率小于被测电机额定功率的1/1000以下）)，以尽可能地减少该回路电流产生的损耗给测量值造成的影响，对于低压电机，应在10KΩ左右。取该被测电压在电阻上的一部分电压降作为信号，直接送入到数据采集系统和A/D转换器。
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电压传感器分类
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电压传感器的作用是自动检测电压，从而使我们能够对设备或系统的电压进行控制和显示，必要时采取过电压、欠电压等自动保护措施。常用的电压传感器根据其不同的工作机理和应用范围大致可以分为：电压互感器、霍尔电压传感器以及光纤电压传感器等几种主要类型。(1)电压互感器。随着电力系统容量的日益扩大和电网电压运行等级的不断提高，电压互感器已经成为电力系统中电能计量和继电保护的重要设备之一，其测量精度及可靠性对电力系统的安全、稳定和经济运行有着重要的影响。电压互感器安装在电力系统中一次与二次电气回路之间，其主要功能就是按照一定的比例将输电线路上的高电压，降低到可以用仪表直接测量的标准数值，以便电压测量仪表直接进行测量；电压互感器除用作测量外，还可与继电保护和自动装置配合，对电网各种故障进行电气保护和自动控制。电压互感器实现一、二次系统的电气隔离。(2)霍尔电压传感器。霍尔电压传感器是当今电子测量领域中应用最多的传感器件之一，可广泛应用于电力、电子、交流变频调速、逆变装置、电子测量和开关电源等诸多领域。霍尔电压传感器是一种能够隔离主电流回路与电子控制电路的电压检测元件，具备优越的电性能，同一只检测元件既可以检测交流也可以检测直流，甚至可以检测瞬态电压峰值，是有望替代传统互感器的新一代产品。霍尔电压传感器按照不同的工作原理又可以分为：磁平衡式电压传感器、磁调制式电压传感器、光电隔离式电压传感器、高阻隔离式电压传感器。(3)光纤电压传感器。光纤电压传感器是新一代具有极强的生命力和竞争力的电压检测装置。光纤电压传感器主要由光源、传感头、光电转换及信息处理电路、计算机采集系统组成。光纤电压传感器采用非金属晶体作为传感头，光纤作为传感介质，使电网与测量电路能有效隔离，从而避免二次短路的危险。光纤电压传感器由于其传感机理，具有不存在磁饱和、准确度高等优点；它利用光纤传递信息，抗干扰能力强，还能起到测量回路和高压回路电气隔离的作用，因而绝缘结构比传统互感器简单，并能减小体积、质量，有着传统电磁式互感器无法比拟的优点。
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电压传感器要求
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利用电压传感器对电压进行测量，一般要求所采集到的电压信号与被测电压量在幅值上成比例，两者的相角完全相同或相差极小。此外，对于电压传感器还有以下的基本要求。(1)电压传感器接入被测电路应基本上不影响被测电压的幅值和波形。(2)电压传感器所得电压波形应与被测电压波形相同，分压比应与被测电压频率和幅值无关。(3)电压分压比与大气条件（气压、气温、湿度）无关或基本无关。(4)电压传感器所消耗的电能应该不大。在一定的冷却条件下，分压器所耗散的电能所形成的温升不应引起分压比的改变。(5)电压传感器不应受外界电磁场的干扰，另一方面也不应对外界环境产生强烈的电磁干扰。
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电压传感器选用原则
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电压测量中，应根据具体情况选择合适的电压传感器，电压传感器选用的基本原则是：①被测电压的量值范围是选择电压传感器的重要依据，因此要有足够宽的电压测量的范围；②应有足够宽的频率范围和足够高的测量精度；③有足够高的输入阻抗，电压传感器的输入电阻就是被测电路的额外负载，为了减小测量电路的接入对被测电路的影响，要求其具有较高的输入阻抗；④应具有较高的抗干扰能力，被测电压中往往含有一些噪声干扰等不需要测量的成分。
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2021-05-120
阅读42
参考资料
1.

黄玉平，李建明，朱成林编著．航天机电伺服系统：中国电力出版社，2013.11
2.

才家刚编著．电机试验技术及设备手册：机械工业出版社，2004年05月
3.

赵凯岐，吴红星，倪风雷编革．传感器技术及工程应用：中国电力出版社，2012.01

电压传感器的工作原理：电压传感器的工作原理是什么？民熔教授：看一遍就懂的文章！

原标题：电压传感器的工作原理是什么？民熔教授：看一遍就懂的文章！

大家好！我是民熔集团的陈博士，今天我们来讲讲电压传感器的工作原理是什么？在此之前，我们先了解一下民熔电压传感器是什么！民熔电压传感器是指能感受被测电压并转换成可用输出信号的传感器。在各种自动检测、控制系统中，常需要对高速变化的交、直流电压信号做跟踪采集，对于比较复杂的电压波形做频谱分析。这么有用的民熔电压传感器！他的民熔电压传感器的工作原理是什么？别着急！下面陈博士为大家一一讲解！

民熔电压传感器是一种将被测电量参数转换成直流电流、直流电压并隔离输出模拟信号或数字信号的装置。电压电流传感器用于测量电网中波形畸变较严重的电压或电流信号，也可以测量方波，三角波等非正弦波形。那么民熔电压传感器的工作原理是什么呢？

民熔电压传感器是一种能感知被测电压（型号不同），一定时间内（材质，使用方法）将获得的电压转换成直流电流、直流电压并隔离输出模拟信号或数字信号的传感器。主要用于用于测量电网中波形畸变较严重的电压或电流信号，也可以测量方波，三角波等非正弦波形。同传统的互感器和分流器相比，民熔电压传感器精度高，响应快，线性好，频带宽，过载强和不损失测量能量等优点，已广泛应用于电力、电子、逆变装置、开关电源、交流变频调速等诸多领域。

当原边经过民熔电压传感器时，原边电流IP会产生磁力线，原边磁力线集中在磁芯周围，内置在磁芯气隙中的霍尔电极可产生和原边磁力线成正比的大小仅几毫伏的电压，电子电路可把这个微小的信号转变成副边电流IS，民熔电压传感器的输出信号是副边电流IS，它与输入信号（原边电流IP）成正比，IS一般很小，只有100~400mA。如果输出电流经过测量电阻RM，则可以得到一个与原边电流成正比的大小为几伏的输出电压信号。

原边电压通过外置或内置电阻，将电流限制在10mA，此电流经过多匝绕组之后，经过聚磁材料将原边电流产生的磁场被气隙中的霍尔元件检测到，并感应出相应电动势，该电动势经过电路调整后反馈给补偿线圈进而补偿，该补偿线圈产生的磁通与原边电流（被测电压通过限流电阻产生）产生的磁通大小相等，方向相反，从而在磁芯中保持磁通为零。

感谢大家阅读：基础知识薄弱，为初学者打开一扇门 以上就是民熔电压传感器了哦，喜欢的宝宝可以关注小编哦，如果还有其他问题可以在下方评论区写出自己的疑惑，陈博士一定会为大家一一解答的哦！而且陈博士会每天为大家分享关于民熔电压传感器的各种干货哦

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电压传感器的工作原理：电压电流传感器原理

根据不同的电流测量原理，电流传感器一般有电阻分流器检测、霍尔效应、磁通门、电磁感应、罗氏线圈（电磁感应原理及安培环路定律）这五种技术。根据测量原理的不同，电流传感器主要有分流器、霍尔电流传感器、电流互感器、磁通门电流传感器、罗氏线圈、巨磁阻电流传感器、光纤电流传感器这几种类型。
电压传感器原理：?
1.?磁平衡式霍尔电压传感器?
原边电流VP通过原边电阻转换为原边电流IP，IP产生的磁通量与霍尔电压经过放大产生的副边电流IS通过副边线圈的磁通量相平衡。副边电流IS精确地反映原边电压。

2.?磁调制式电压传感器?
本系列传感器未使用霍尔元件。它采用两组相同的磁路和副边线圈，其工作原理为由内部方波振荡电路产生的补偿电流对安匝数补偿，以达到磁场平衡。

3.?高阻隔离式电压传感器?
该系列电压传感器所测量的原边电压经原边电阻值电阻分压，其产生的低压信号到副边放大电路后输出测量电压信号Vs。?

4.?隔离放大器式电压传感器?
该系列电压传感器所测量的原边电压经过原边高阻值电阻分压，其产生的低压信号采用高精度的光电隔离元件传送到副边放大电路后输出测量电压信号；亦可经电压／电流转换电路输出测量电流信号IS。?

电流传感器原理
一、分流器
分流器是根据直流电流通过电阻时电阻两端产生电压的原理制作而成，分流器实际就是一个阻值很小的电阻，当有直流电流通过时，产生压降，供直流电流表显示，直流电流表实际为电压表，一般这个电压表量程为75mV、150mV、300mV，用电压表来测量这个电压，再将这个电压换算成电流，就完成了大电流的测量。

分流器原理图
在低频率小幅值电流测量中，表现出高的精度和较快的响应速度。在工业领域中，在不涉及到测量回路与被测电流之间电隔离的场合，分流器是将电流信号转变成电压信号的首选的低成本方案。
二、电流互感器
电流互感器原理是依据电磁感应原理的。电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。电流互感器的作用是可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。

穿心式电流互感器原理图
电流互感器技术成熟，在工频测量方面有非常高的精度，由于其原理限制，不能测量直流。
三、霍尔电流传感器
霍尔电流传感器包括开环式和闭环式两种，开环的霍尔电流传感器采用的是霍尔直放式原理，闭环的霍尔电流传感器采用的是磁平衡原理。高精度的霍尔电流传感器大多属于闭环式。

开环霍尔电流传感器原理图

磁平衡式霍尔电流传感器原理图
四、磁通门电流传感器
磁通门传感器是利用被测磁场中高导磁率磁芯在交变磁场的饱和激励下，其磁感应强度与磁场强度的非线性关系来测量弱磁场的。这种物理现象对被测环境磁场来说好像是一道“门”，通过这道“门”，相应的磁通量即被调制，并产生感应电动势。利用这种现象来测量电流所产生的磁场，从而间接的达到测量电流的目的。

磁通门电流传感器原理图
磁通门传感器具有分辨力高、测量弱磁场范围宽、可靠、能够直接测量磁场的分量和适于在速运动系统中使用等特点。
五、罗氏线圈
罗氏线圈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、不会饱和的特点，适用交流尤其是高频大电流测量。

罗氏线圈测量原理图
罗氏线圈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、不会饱和的特点，适用交流尤其是高频大电流测量。
六、巨磁阻电流传感器
物质的电阻率在磁场中会产生轻微变化。这种现象叫磁阻效应（AMR）。某些条件下物质电阻率会随磁场产生较大变化称作巨磁阻效应（GMR）。GMR可以比AMR大一个数量级的灵敏度。巨磁阻效应是一种量子力学和凝聚态物理学现象，是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象。基于这个效应的传感器就是巨磁阻传感器。

巨磁阻电流传感器原理图
七、光纤电流传感器
光纤电流传感器是以法拉第磁光效应为基础、以光纤为介质的新型电流传感器。激光束通过光纤，并经起偏器产生偏振光，经自聚焦透镜人射到磁光晶体：在电流产生的外磁场作用下，偏振面旋转θF角度;经过检偏器、光纤，进人信号检测系统，通过对θF的测量得到电流值。

光纤电流传感器原理图
光纤电流传感器主要应用于电力系统中电流的测量;除此之外与电机制造厂、测量仪器仪表厂结合，还可研制开发线路事故点的标定装置及事故区间的判定装置等一系列电力系统的测量、诊断装置。

电压传感器的工作原理：霍尔电流电压传感器原理图及工作原理

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磁平衡式霍尔电电压传感器工作原理原边电压Vp通过原边电阻R1转换为原边电流Ip，Ip产生的磁通量与霍尔电压经放大产生的副边电流Is通过副边线圈所产生的磁通量相平衡。副边电流Is精确地反映原边电压。 磁平衡式霍尔电流传感器工作原理：原边电流Ip产生的磁通量与霍尔电压经放大产生的副边电流Is通过副边线圈所产生的磁通量相平衡。副边电流Is精确地反映原边电流。：直检式霍尔电流传感器工作原理如图。由于磁路与霍尔器件的输出具有良好的线性关系，因此霍尔器件输出的电压讯号U0可以间接反映出被测电流I1的大小，即：I1B1U0;把U0定标为当被测电流I1为额定值时，U0等于50mV或100mV。这就制成霍尔直接检测（无放大）电流传感器