电流传感器测试：电流传感器

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电流传感器
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小小的电源设备已经融合了越来越多的新技术。例如开关电源、硬开关、软开关、稳压、线性反馈稳压、磁放大器技术、数控调压、PWM、SPWM、电磁兼容等等。实际需求直接推动电源技术不断发展和进步，为了自动检测和显示电流，并在过流、过压等危险情况发生时具有自动保护功能和更高级的智能控制，具有传感检测、传感采样、传感保护的电源技术渐成趋势，检测电流或电压的传感器应运而生并在我国逐渐受到广大电源设计者的青睐。
中文名
电流传感器
外文名
current sensor
类    型
检测装置
作    用
感受到被测电流的信息
功    能
变换成为符合标准的电信号
应    用
开关电源、硬开关、软开关、
原    理
霍尔磁平衡原理
电流参数
LF-AI12-32A1-0.5/0~5A
目录
1
定义
2
分类
3
霍尔传感器
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概述
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工作原理
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特性参数
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安装方法
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测量方法
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抗干扰性
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传感器标定
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性能指标
?
注意事项
4
新型产品
5
应用领域
6
未来趋势
电流传感器定义
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语音
电流传感器，是一种检测装置，能感受到被测电流的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为符合一定标准需要的电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
电流传感器
电流传感器也称磁传感器，可以在家用电器、智能电网、电动车、风力发电等等，在我们生活中都用到很多磁传感器，比如说电脑硬盘、指南针，家用电器等等。
电流传感器分类
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电流传感器依据测量原理不同，主要可分为：分流器、电磁式电流互感器、电子式电流互感器等。电子式电流互感器包括霍尔电流传感器、罗柯夫斯基电流传感器及专用于变频电量测量的AnyWay变频功率传感器（可用于电压、电流和功率测量）等。与电磁式电流传感器相比较，电子式电流互感器没有铁磁饱和，传输频带宽，二次负荷容量小、尺寸小、重量轻、是今后电流传感器的发展方向。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。
电流传感器
当线偏振光在介质中传播时，若在平行于光的传播方向上加一强磁场，则光振动方向将发生偏转，偏转角度ψ与磁感应强度B和光穿越介质的长度l的乘积成正比，即ψ=V*B*l，比例系数V称为费尔德常数，与介质性质及光波频率有关。偏转方向取决于介质性质和磁场方向。上述现象称为法拉第效应。1845年由M.法拉第发现。
电流传感器霍尔传感器
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电流传感器概述
AIC是“特制集成电路”的英文缩写，它是八十年代末迅速发展起来的一项高技术产品。从设计思想、研制手段，直到测试方法，使与传统的通用集成电路有质的区别，是将超大规模集成电路(VLSI)的工艺技术、计算机辅助设计(CAD)、自动测试技术(ATE)三者结合的丰硕成果。应用在变送器上，即为变送器专用厚膜电路。ASIC电路的变送器把变送器的转换电路和输出电路(即大部分电子电路)全部集成到一块定制的芯片上，大大减少了元器件的数量，整个变送器仅有CT、PT、电源、大电容、ASIC芯片等少数几个器件，从而可大大提高整个变送器的可靠性和长期稳定性。
电流传感器工作原理
霍尔原理电流传感器是基于霍尔磁平衡原理（闭环）和霍尔直测式（开环）两种基本原理。开环电流传感器的原理：原边电流IP产生的磁通被高品质磁芯聚集在磁路中，霍尔元件固定在很小的气隙中，对磁通进行线性检测，霍尔器件输出的霍尔电压经过特殊电路处理后，副边输出与原边波形一致的跟随输出电压，此电压能够精确反映原边电流的变化。霍尔电流传感器可以测量各种类型的电流，从直流电到几十千赫兹的交流电，其所依据的工作原理主要是霍尔效应。当原边导线经过电流传感器时，①原边电流IP会产生磁力线，②原边磁力线集中在磁芯周围，③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，④电子电路可把这个微小的信号转变成副边电流IS，⑤并存在以下关系式：(1)其中，IS—副边电流；IP—原边电流；NP—原边线圈匝数；NS—副边线圈匝数；NP/NS—匝数比，一般取NP=1。电流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。
电流传感器特性参数
标准额定值IPN和额定输出电流ISNIPN指电流传感器所能测试的标准额定值，用有效值表示（A.r.m.s），IPN的大小与传感器产品的型号有关。ISN指电流传感器额定输出电流，一般为100~400mA，某些型号可能会有所不同。传感器供电电压VAVA指电流传感器的供电电压，它必须在传感器所规定的范围内。超过此范围，传感器不能正常工作或可靠性降低，另外，传感器的供电电压VA又分为正极供电电压VA+和负极供电电压VA-。测量范围Ipmax测量范围指电流传感器可测量的最大电流值，测量范围一般高于标准额定值IPN。测量范围可用下式计算：
(2)要注意单相供电的传感器，其供电电压VAmin是双相供电电压VAmin的2倍，所以其测量范围要高于双相供电的传感器。过载发生电流过载时，在测量范围之外，原边电流仍会增加，而且过载电流的持续时间可能很短，而过载值有可能超过传感器的允许值，过载电流值传感器一般测量不出来，但不会对传感器造成损坏。精度霍尔效应传感器的精度取决于标准额定电流IPN。在+25℃时，传感器测量精度受原边电流影响，使用下面公式可计算出精度：(3)其中，K=NS/NP。计算精度时必须考虑偏移电流、线性度、温度漂移的影响。偏移电流ISO
偏移电流也叫残余电流或剩余电流，它主要是由霍尔元件或电子电路中运算放大器工作状态不稳造成的。电流传感器在生产时，在25℃，IP=0时的情况下，偏移电流已调至最小，但传感器在离开生产线时，都会产生一定大小的偏移电流。产品技术文档中提到的精度已考虑了偏移电流增加的影响。线性度
电流传感器
线性度决定了传感器输出信号（副边电流IS）与输入信号（原边电流IP）在测量范围内成正比的程度，ABB公司的电流传感器线性度要优于0.1%。温度漂移偏移电流ISO是在25℃时计算出来的，当霍尔电极周边环境温度变化时，ISO会产生变化。因此，考虑偏移电流ISO的最大变化是很重要的，这可以通过下式计算：其中，CV（Catalogue value）是指电流传感器性能表中的温度漂移值，例如：对CS2000BR型来说，CV为0.5×10-4/℃，最大温度Tmax为-40℃，额定输出电流为400mA，则偏移电流的最大变化为：Ma
电流传感器安装方法
霍尔电流传感器产品说明一般由“传感器产品型号”和“生产日期”两部分构成[5]。“传感器产品型号”用于标明传感器的型号、额定测量值、标准型或非标准型。“传感器生产日期”则是由8位数字构成，表明传感器的生产年份、日期（一年中的第几日）及传感器序列号。霍尔电流传感器产品很多，每种传感器的外形结构、尺寸大小等都有所不同，下面介绍几种典型的外形结构及安装接线方法。MP25P1型MP25P1电流传感器是ABB公司中一种量程很小的传感器，所能测量的额定电流为5、6、8、12、25A，原边管脚的不同接法可确定额定测量电流为多少。ES300C型
如MP25P1一样，一般传感器都有正极（+）、负极（-）、测量端（M）三个管脚，但ES300C则没有此三个管脚，而是有红、黑、绿三根引线，分别对应于正极、负极及测量端。同时在ES300C型传感器中有一内孔，测量原边电流时要将导线穿过该内孔。不管是MP25P1还是ES300C型等电流传感器，安装时管脚的接线应根据测量情况进行相应连线。（1）在测量交流电时，必须强制使用双极性供电电源。即传感器的正极（+）接供电电源“+VA”端，负极接电源的“-VA”端，这种接法叫双极性供电电源。同时测量端（M）通过电阻接电源“0V”端。（2）在测量直流电流时，可使用单极性或单相供电电源，即将正极或负极与“0V”端短接，从而形成只有一个电极相接的情况，其接法共有四种。在传感器产品中，标有“-N”标志的表示该传感器没有电源意外倒置防护措施；标有“-P”标志的则表示该传感器具有防护措施。(3)具有屏蔽作用的传感器的连接方法ABB公司的部分电流传感器具有电磁屏蔽作用，其产品外壳上会多一个“E”标志的端口，其连接方式有两种：将屏蔽端和负极（-VA）或零线（0V）相连。另外，安装时必须全面考虑产品的用途、型号、量程范围、安装环境等。比如传感器应尽量安装在利于散热的场合；如果环境只适于垂直安装，则必须选择带“V”字标志的传感器（如CS300 BRV）。
电流传感器测量方法
除了安装接线、即时标定校准、注意传感器的工作环境外，通过下述方法还可以提高测量精度：
电流传感器
1、原边导线应放置于传感器内孔中心，尽可能不要放偏；2、原边导线尽可能完全放满传感器内孔，不要留有空隙；3、需要测量的电流应接近于传感器的标准额定值IPN，不要相差太大。如条件所限，手头仅有一个额定值很高的传感器，而欲测量的电流值又低于额定值很多，为了提高测量精度，可以把原边导线多绕几圈，使之接近额定值。例如当用额定值100A的传感器去测量10A的电流时，为提高精度可将原边导线在传感器的内孔中心绕九圈（一般情况，NP=1；在内孔中绕一圈，NP=2；……；绕九圈，NP=10，则NP×10A=100A与传感器的额定值相等，从而可提高精度）；4、当欲测量的电流值为IPN/5的时，在25℃仍然可以有较高的精度。
电流传感器抗干扰性
1、电磁场
A1直流电流变送器
闭环霍尔效应电流传感器，利用了原边导线的电磁场原理。因此下列因素直接影响传感器是否受外部电磁场干扰。(1)传感器附近的外部电流大小及电流频率是否变化；(2)外部导线与传感器的距离、外部导线的形状、位置和传感器内霍尔电极的位置；
A3单相交流电流变送器
(3)安装传感器所使用的材料有无磁性；(4)所使用的电流传感器是否屏蔽；为了尽量减小外部电磁场的干扰，最好按安装指南安装传感器。2、电磁兼容性
电磁兼容性EMC，（Electro -Magnetic Compatibility ）是研究电气及电子设备在共同的电磁环境中能执行各自功能的共存状态，即要求在同一电磁环境中的上述各种设备都能正常工作而又互不干扰，达到“兼容”状态的一门学科[8]。空间电磁环境的恶化越来越容易使电子元器件之间因互不兼容而引发系统的误动作，因此电工、电子设备电磁兼容性检测极有必要。由于实际生产、科研及市场推广的迫切需要，采用已通过电磁兼容性检测的电流和电压传感器已形成共识，并已成为一个强制性标准。ABB公司的所有电流传感器自1996年1月1日起，均已通过了EMC检测。
电流传感器传感器标定
1、偏移电流ISO偏移电流必须在IP=0、环境温度T≈25℃的条件下进行校准，按方法（双极性供电）接线，且测量电压VM必须满足：VM≦RM×ISO (5)2、精度在IP=IPN（AC or DC）、环境温度T≈25℃、传感器双极性供电、RM为实际测量电阻的条件下进行测量，并用公式(3)计算精度。3、保护性测试霍尔电流传感器在测量电路短路、测量电路开路、供电电源开路、原边电流过载、电源意外倒置的条件下都可受到保护。对上述各项测试举例如下：（1）测量电路短路此项测试必须在IP=IPN、环境温度T≈25℃、传感器双向供电、RM为实际应用中的电阻条件下进行，开关S应在一分钟之内合上和打开。（2）测量电路开路此项测试条件为IP=IPN、环境温度T≈25℃、传感器双向供电、RM是实际应用中的电阻。开关S应在一分钟之内完成闭合/打开切换动作。（3）电源意外倒置测试为防止电源意外倒置而使传感器损坏，在电路中专门加装了保护二极管，此项测试可使用万用表测试二极管两端，测试应在IP=0、环境温度T≈25℃、传感器不供电、不连接测量电阻的条件下进行。可使用以下两种方法测试：第一种：万用表红表笔端接传感器“M”端，万用表黑表笔端接传感器“+”端；第二种：万用表红表笔接传感器负极，万用表黑表笔接传感器M端；在测试中，如万用表鸣笛，说明二极管已损坏。八、传感器应用计算[5]电流传感器的主要计算公式如下：NPIP=NSIS； 计算原边或副边电流VM=RMI； 计算测量电压VS=RSIS； 计算副边电压VA=e+VS+VM； 计算供电电压
电流传感器
其中，e是二极管内部和晶体管输出的压降，不同型号的传感器有不同的e值。这里我们仅以ES300C为例，这种传感器的匝数比NP/NS=1/2000、标准额定电流值IPN=300A rms 、供电电压VA的范围为±12V~±20V（±5%）、副边电阻RS=30Ω ，在双极性（±VA）供电，其传感器测量量程>100A且无防止供电电源意外倒置的保护二极管的情况下，e=1V。在上述条件下：（1）给定供电电压VA，计算测量电压VM和测量电阻RM：假设：供电电压VA=±15V根据上述公式得：测量电压VM=9.5V；测量电阻RM=VM/IS=63.33Ω；副边电流IS=0.15A。所以当我们选用63.33Ω的测量电阻时，在传感器满额度测量时，其输出电流信号为0.15A ，测量电压为9.5V。（2）给定供电电压和测量电阻，计算欲测量的峰值电流；假设：供电电压VA=±15V，测量电阻RM=12Ω，则：VM+VS=（RM+RS）×IS=VA-e=14V而：RM+RS=12W+30W=42W，则最大输出副边电流： A原边峰值电流：IPmax=ISmax(NS/NP)=666A这说明，在上述条件下，传感器所能测量的最大电流即原边峰值电流为666A。如果原边电流大于此值，传感器虽测量不出来，但传感器不会被损坏。（3）测量电阻（负载电阻）能影响传感器的测量范围。测量电阻对传感器测量范围也存在影响，所以我们需要精心选择测量电阻。用下式可计算出测量电阻：其中，VAmin—扣除误差后的最小供电电压；e—传感器内部晶体管的电压降；RS—传感器副边线圈的电阻；ISmax—原边电流IP为最大值时的副边电流值。另外我们可以通过下式确认所选传感器的稳定性。如果VAmin不符合上式，则会造成传感器的不稳定。一旦出现这种情况，我们可以有以下三种方法克服：1）更换电压更大的供电电源；2）减小测量电阻的值；3）将传感器更换成RS较小的传感器。例如，某种型号的电流传感器，其标准额定电流IPN=1000A，匝数比NP/NS=1/2000，e值为1.5V，副边电阻RS=30Ω，测量电阻RM=15W，用15V电源单极性供电。则VA=30V（单极性供电是双极性供电的2倍）， 而：IS=IP×NP/NS=0.5AVS=RS×IS=15VVM=RM×IS=7.5V
通过以上检验，可知这种传感器在此条件下测量能保证稳定性。它所能测量的原边电流的最大值（即测量范围）传感器是能够受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置的总称,通常由敏感元件和转换元件组成。当传感器的输出为规定的标准信号时，则称为变送器。变送器的概念是将非标准电信号转换为标准电信号的仪器，传感器则是将物理信号转换为电信号的器件，过去常讲物理信号，随之其他信号也将出现。一次仪表指现场测量仪表或基地控制表，二次仪表指利用一次表信号完成其他功能：诸如控制，显示等功能的仪表。传感器和变送器本是热工仪表的概念。传感器是把非电物理量如温度、压力、液位、物料、气体特性等转换成电信号或把物理量如压力、液位等直接送到变送器。变送器则是把传感器采集到的微弱的电信号放大以便转送或启动控制元件。或将传感器输入的非电量转换成电信号同时放大以便供远方测量和控制的信号源。根据需要还可将模拟量变换为数字量。传感器和变送器一同构成自动控制的监测信号源。不同的物理量需要不同的传感器和相应的变送器。还有一种变送器不是将物理量变换成电信号，如一种锅炉水位计的“差压变送器”，他是将液位传感器里的下部的水和上部蒸汽的冷凝水通过仪表管送到变送器的波纹管两侧，以波纹管两侧的差压带动机械放大装置用指针指示水位的一种远方仪表。当然还有把电气模拟量变换成数字量的也可以叫变送器。以上只是从概念上说明传感器和变送器的区别。
电流传感器性能指标
B1单相交流电流变送器
* 执行标准：IEC688：1992，* 精度等级：≤1.0%.F.S* 线 性 度：优于0.2%* 响应时间：≤10Us* 频率特性：0~10KHz* 失调电压：≤20mV* 温度特性：≤150PPM/℃(0~50℃)
B2直流漏电流传感器
* 整机功耗：≤30 mA* 隔离耐压：输入/输出/外壳间 AC2.0KV/min*1mA* 过载能力：2倍电流连续，30倍1秒* 阻燃特性：UL94-V0* 工作环境：-10℃~50℃，20%~90%无凝露
电流传感器注意事项
* 注意产品标签上的辅助电源信息，变送器的辅助电源等级和极性不可接错，否则将损坏变送器；* 电流方向与产品外壳上所标的箭头同向时，才能获得正向输出；* 原边母线的温度不应超过60℃，电流母线填满原边穿线孔时，获得最佳测量精度；* 本系列变送器内部未设置防雷击电路，当变送器输入、输出馈线暴露于室外恶劣气候环境之中时，应注意采取防雷措施；* 变送器为一体化结构，不可拆卸，同时应避免碰撞和跌落；* 请勿损坏或者修改产品的标签、标志，请勿拆卸或改装变送器，否则公司将不再对该产品提供“三包”（包换、包退、包修）服务。
电流传感器新型产品
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新型传感器及应用(5张)
霍尔电压、电流传感器主要用于工业控制和独立的电压、电流测量，因此，一般都不标称与功率测量准确度密切相关的角差指标，因此，不适用于高精度的功率测量。随着变频技术和节能技术的发展，有必要对各类变频调速装置的能效进行准确的评测，而电磁式电压、电流互感器一般只能准确测量工频正弦电路的功率。新型的变频功率传感器，是一种电压、电流组合式传感器，该类传感器直接输出数字量，并采用光纤进行传输，可以有效避免传输环节的损耗和干扰。并且在较宽的频率范围内具有较小的比差和角差，可以准确测量各类变频电量（电压、电流、功率和谐波等）。广泛应用于混合动力电动汽车、电动车、太阳能发电、风力发电、变频器、变频电机和燃料电池等的产品检验和能效评测。英国出现了一种适合于安装在240伏-600安变电站主线上的电流传感器，这种传感器对变电站的电力输出进行监控，可以减少地方电网故障所造成的停电时间。电流传感器可以对供电电缆进行电流监控，若是电缆出线超负荷，这些电流传感器可将一部分负荷转移到其他相中，或者是新铺设的电缆中，保护电缆的安全使用和运行。随着智能电网的不断发展和升级，电流传感器也在技术、设计和效用等方面不断进行改进和完善，对冶金、化工等行业的电流测流具有重大作用。基于智能电网的光纤电流传感器新型光纤电流传感器就是智能电网快速发展的科技产物。我国推出了XDGDL-1光纤电流传感系统，实现了管线电流传感系统的全数字闭环控制，具有稳定性和线性度好、灵敏度高等特点，满足了大量程范围的高精度测量要求。同时，该系统开发了一种可现场绕制的伸缩结构，安装方便，可避免杂散磁场的干扰，母线偏心的测量误差小于正负0.1%，实现了一种高精度信号转换方案，为整流器控制设备提供高精度模拟信号和标准数字通信接口。基于TMR（隧道磁电阻）效应的电流传感器：TMR磁感应技术在2004年首次工业应用于电脑硬盘领域， 使硬盘的存储密度有了质的飞跃，单碟TB级的存储硬盘进入民用市场。经过近10年的发展，TMR技术依然焕发勃勃生机。TMR磁感应效应和Hall技术类似，算是第四代磁感应技术。灵敏度，分辨率，功耗，温度特性都有10倍以上的提升。全芯片级制程控制提供可靠的品质和合理的价格。国内有些厂家开始推出TMR技术的电流传感器。基于TMR芯片制造的电流传感可以在高灵敏度，温度稳定性，抗干扰性，小型化、集成化、智能化和低功耗方面有着出色的表现。
[1]
工业升级发展促进电流传感器改进在我国工业发展升级的驱动下，电力设备的安全性使用越来越受到重视。电流传感器作为一个兼具保护性和监控作用的工具，将会在未来的电网中起到更重要的意义。相比国外同类产品，国内的电流传感器技术还有很大的差距需要弥补和提高。国内也逐渐涌现出有很多新型产业，都需要传感器的支持，无论是出于安全性考虑还是市场效益考虑，电流传感器将会趋于更加高效可靠，在低碳环保的要求下，小型化也是未来的一大趋势，这也将促进国内传感器厂商投入更多的经历开发新技术和产品。在不久的将来，电流传感器将会在更多行业得到广泛应用，同时将为新兴物联网打好基础。
电流传感器应用领域
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电流传感器应用于风力发电：风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大，全球的风能约为2.74×109GW，其中可利用的风能为2×107GW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。风很早就被人们利用--主要是通过风车来抽水、磨面等，而新世纪，人们感兴趣的是如何利用风来发电，以及如何才能发电量最大化。电流传感器作为主要的检测元件，在其中起到至关重要的作用 。
电流传感器未来趋势
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电流传感器未来的发展趋势有以下几种特点：1、高灵敏度。被检测信号的强度越来越弱，这就需要磁性传感器灵敏度得到极大提高。应用方面包括电流传感器、角度传感器、齿轮传感器、太空环境测量。2、温度稳定性。更多的应用领域要求传感器的工作环境越来越严酷，这就要求磁传感器必须具有很好的温度稳定性，行业应用包括汽车电子行业。3、抗干扰性。很多领域里传感器的使用环境没有任何评比，就要求传感器本身具有很好的抗干扰性。包括汽车电子、水表等等。4、小型化、集成化、智能。要想做到以上需求，这就需要芯片级的集成，模块级集成，产品级集成。5、高频特性。随着应用领域的推广，要求传感器的工作频率越来越高，应用领域包括水表、汽车电子行业、信息记录行业。6、低功耗。很多领域要求传感器本身的功耗极低，得以延长传感器的使用寿命。应用在植入身体内磁性生物芯片，指南针等等。
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参考资料
1.

希磁科技推出低成本、小体积、高性能电流传感器：STK-HD系列
．新浪网．2015-03-30[引用日期2015-03-31]

电流传感器测试：电流传感器如何检测电流？看完这篇你就懂了！

电流传感器是一种传感器的一种，它能高效快捷地检测出电流的相关信息。随着现代科技的飞速发展，电流传感器的应用也变得非常的广泛。我们都知道电流传感器能够检测出电流，而对于它的检测原理还是不清楚的。接下来，就为大家揭晓一下电流传感器是如何检测电流的吧！
电流传感器检测电流的方法
我们以霍尔电流传感器为例,介绍常见的检测电流方法:
1、原边导线应放置于传感器内孔中心，尽可能不要放偏;
2、原边导线尽可能完全放满传感器内孔，不要留有空隙;
3、需要测量的电流应接近于传感器的标准额定值IPN，不要相差太大。如条件所限，手头仅有一个额定值很高的传感器，而欲测量的电流值又低于额定值很多，为了提高测量精度，可以把原边导线多绕几圈，使之接近额定值。例如当用额定值100A的传感器去测量10A的电流时，为提高精度可将原边导线在传感器的内孔中心绕十圈;
4、当欲测量的电流值为IPN/10的时，在25℃仍然可以有较高的精度。
电流传感器分类
1、电流互感器（CT）
电流互感器是依据电磁感应原理将一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量的仪器
2、霍尔传感器
载流子在外加磁场中运动时，轨迹发生偏移，在两侧建立起一个稳定的电势差即霍尔电压。uV 量级 基本上都是内部集成运算放大器处理。
3、分流器
分流器实际就是一个阻值相对 很小的电阻。当有电流通过时，产生压降。
这种应用时，可能同时伴随着运算放大器。
看到这里，相信您对电流传感器的检测原理也比较了解了！电流传感器是传感器产品中应用的比较多的一种，无论是自身使用还是产品选型，都是很有必要掌握一些和传感器相关知识特性的！

电流传感器测试：电流传感器是一种检测装置，能感受到被测电流的信息时间：2020／12／1 11：29：48      关键词：电流传感器

电流传感器是一种检测装置，能感受到被测电流的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为符合一定标准需要的电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。是传感器的一种分类,其主要信号源是采集信号的电流大小!主要参 数为其电流大小!检测方法一般是检测电流特性的器件,一般有电流表之类的!
电流传感器的别称/俗称是什么？
电流传感器也称磁传感器，可以在家用电器、智能电网、电动车、风力发电等等，在我们生活中都用到很多磁传感器，比如说电脑硬盘、指南针，家用电器等等。
电流变送器的工作原理是什么？
电流变送器的工作原理主要是霍尔效应原理。
一、以零磁通闭环产品原理为例:
1、当原边导线经过电流传感器时,原边电流 IP 会产生磁力线,原边磁力线集中在磁芯气隙周围,内置在磁芯气隙中的霍尔电片可产生和原边磁力线成正比的, 大小仅为几毫伏的感应电压, 通过后续电子电路可把这个微小的信号转变成副边 电流 IS,并存在以下关系式: IS* NS=IP*NP 其中,IS—副边电流; IP—原边电流; NP—原边线圈匝数; NS—副边线圈匝数; NP/NS—匝数比,一般取 NP=1. 电流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 10~400mA.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电压输出信号.
2、传感器供电电压 VA VA 指电流传感器的供电电压,它必须在传感器所规定的范围内.超过此范围, 传感器不能正常工作或可靠性降低,另外,传感器的供电电压 VA 又分为正极供 电电压 VA+和负极供电电压 VA-. 要注意单相供电的传感器, 其供电电压 VAmin 是双相供电电压 VAmin 的 2 倍,所以其测量范围要相供高于双电的传感器.
3、测量范围 Ipmax 测量范围指电流传感器可测量的最大电流值,测量范围一般高于标准额定值 IPN.
霍尔电流传感器主要特性参数是？
1、标准额定值 IPN 和额定输出电流
ISN IPN 指电流传感器所能测试的标准额定值,用有效值表示(A.r.m.s),IPN 的大 小与传感器产品的型号有关. ISN 指电流传感器额定输出电流,一般为 10~400mA,当然根据某些型号具体可能会有所不同.?
2、 偏移电流
ISO 偏移电流也叫残余电流或剩余电流, 它主要是由霍尔元件或电子电路中运算放大 器工作状态不稳造成的.电流传感器在生产时,在 25℃,IP=0 时的情况下,偏移电流已调至最小,但传感器在离开生产线时,都会产生一定大小的偏移电流. 产品技术文档中提到的精度已考虑了偏移电流增加的影响.?
3、 线性度?
线性度决定了传感器输出信号(副边电流 IS)与输入信号(原边电流 IP)在测 量范围内成正比的程度.?
4、温度漂移?
偏移电流 ISO 是在 25℃时计算出来的,当霍尔电极周边环境温度变化时,ISO 会产生变化.因此,考虑偏移电流 ISO 的最大变化是很重要的,其中,IOT 是 指电流传感器性能表中的温度漂移值.?
5、过载电流传感器的过载能力是指发生电流过载时,在测量范围之外,原边电流仍会增 加,而且过载电流的持续时间可能很短,而过载值有可能超过传感器的允许值, 过载电流值传感器一般测量不出来,但不会对传感器造成损坏.
6、精度
霍尔效应传感器的精度取决于标准额定电流 IPN.在+25℃时,传感器测量精度 与原边电流有一定影响,同时评定传感器精度时还必须考虑偏移电流,线性度, 温度漂移的影响.
电流传感器应用在哪些领域？
电流传感器应用于风力发电：风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大，全球的风能约为2.74×109GW，其中可利用的风能为2×107GW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。风很早就被人们利用--主要是通过风车来抽水、磨面等，而新世纪，人们感兴趣的是如何利用风来发电，以及如何才能发电量最大化。电流传感器作为主要的检测元件，在其中起到至关重要的作用 。

电流传感器测试：霍尔电流传感器

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霍尔电流传感器
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霍尔电流传感器基于磁平衡式霍尔原理，根据霍尔效应原理，从霍尔元件的控制电流端通入电流Ic，并在霍尔元件平面的法线方向上施加磁感应强度为B的磁场，那么在垂直于电流和磁场方向（即霍尔输出端之间），将产生一个电势VH，称其为霍尔电势，其大小正比于控 制电流I。与磁感应强度B的乘积。即有式中：K为霍尔系数，由霍尔元件的材料决定；I为控制电流；B为磁感应强度；VH为霍尔电势。
中文名
霍尔电流传感器
外文名
Hall Current Sensor
名词解释
基本原理 检测原理 补偿原理
工作电源
电流传感器在使用中的优越性
发    展
提高灵敏度、恶劣条件下的稳定性
测电流
为了测量mA级的小电流
参    数
LF-AI12-32A1-0.5/0~5A
工作环境
-10℃~50℃，20%~90%无凝露
响应时间
≤300mS
精度等级
≤0.5%.F.S
目录
1
英文解释
2
基本原理
3
检测原理
4
补偿原理
5
发展
6
测电压
7
输出
8
电压电阻
9
电流计算
10
举例说明
11
工作电源
12
优越性
13
测量方法
14
特点
15
应用方式
16
注意事项
?
如何选型
?
使用须知
?
注意事项
17
工作过程
霍尔电流传感器英文解释
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Hall Current SensorHall current transducer
霍尔电流传感器基本原理
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霍尔器件是一种采用半导体材料制成的磁电转换器件。如果在输入端通入控制电流IC，当有一磁场B穿过该器件感磁面，则在输出端出现霍尔电势VH。霍尔电势VH的大小与控制电流IC和磁通密度B的乘积成正比，即：VH=KHICBsinΘ霍尔电流传感器是按照霍尔效应原理制成，对安培定律加以应用，即在载流导体周围产生一正比于该电流的磁场，而霍尔器件则用来测量这一磁场。因此，使电流的非接触测量成为可能。通过测量霍尔电势的大小间接测量载流导体电流的大小。因此，电流传感器经过了电－磁－电的绝缘隔离转换。
霍尔电流传感器检测原理
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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：I1∝B1∝U0我们把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。
霍尔电流传感器补偿原理
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原边主回路有一被测电流I1，将产生磁通Φ1，被副边补偿线圈通过的电流I2所产生的磁通Φ2进行补偿后保持磁平衡状态，霍尔器件则始终处于检测零磁通的作用。所以称为霍尔磁补偿电流传感器。这种先进的原理模式优于直检原理模式，突出的优点是响应时间快和测量精度高，特别适用于弱小电流的检测。知道：Φ1=Φ2I1N1=I2N2I2=NI/N2·I1当补偿电流I2流过测量电阻RM时，在RM两端转换成电压。做为传感器测量电压U0即：U0=I2RM按照霍尔磁补偿原理制成了额定输入从～系列规格的电流传感器。由于磁补偿式电流传感器必须在磁环上绕成千上万匝的补偿线圈，因而成本增加；其次，工作电流消耗也相应增加；但它却具有直检式不可比拟的较高精度和快速响应等优点。
霍尔电流传感器发展
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霍尔电流传感器要想得到发展。首先就要提高灵敏度、恶劣条件下的稳定性、降低工作电压、微功耗；其次是敏感元件及其处理电路集成化、小型化；第三必须做到功能多样化，同一种敏感机理的敏感器，引用和融合了电子技术其他分支的相关成熟技术，可形成新功能或复合功能的新型品种；最后要便于组网，传感器捕获的信息便于与其上层、下层机接口和有线或无线传输，以利执行、保存、处理。
[1]
霍尔电流传感器测电压
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为了测量mA级的小电流，根据Φ1=I1N1，增加N1的匝数，同样可以获得高磁通Φ1。采用这种方法制成的小电流传感器不但可以测mA级电流，而且可以测电压。与电流传感器所不同的是在测量电压时，电压传感器的原边多匝绕组通过串联一个限流电阻R1，然后并联连接在被测电压U1上，得到与被测电压U1成比例的电流I1。副边原理同电流传感器一样。当补偿电流I2流过测量电阻RM时，在RM两端转换成电压作为传感器的测量电压U0，即 U0=I2RM
霍尔电流传感器输出
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直接检测式（无放大）电流传感器为高阻抗输出电压，在应用中，负载阻抗要大于10KΩ，通常都是将其±50mV或±100mV悬浮输出电压用差动输入比例放大器放大到±4V或±5V。 （a） 图可满足一般精度要求；（b）图性能较好，适用于精度要求高的场合。直检放大式电流传感器为高阻抗输出电压。在应用中，负载阻抗要大于2KΩ。磁补偿式电流、电压磁补偿式电流、电压传感器均为电流输出型。“M”端对电源“O”端为电流I2的通路。因此，传感器从“M”端输出的信号为电流信号。电流信号可以在一定范围远传，并能保证精度，使用中，测量电阻RM只需设计在二次仪表输入或终端控制板接口上。为了保证高精度测量要注意：①测量电阻的精度选择，一般选金属膜电阻，精度≤±0.5%，详见表1－1，②二次仪表或终端控制板电路输入阻抗应大于测量电阻100倍以上。
霍尔电流传感器电压电阻
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从前面公式知道U0=I2RMRM=U0/I2式中：U0－测量电压，又叫取样电压（V）。I2－副边线圈补偿电流（A）。RM－测量电阻（Ω）。计算时I2可以从磁补偿式电流传感器技术参数表中查出与被测电流（额定有效值）I1相对应的输出电流（额定有效值）I2。假如要将I2变换成U0=5V，RM选择详见表1－1。
霍尔电流传感器电流计算
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输出电流I2的回路是：V+→末级功放管集射极→N2→RM→0，回路等效电阻。（V-～0的回路相同，电流相反）当输出电流I2最大值时，电流值不再跟着I1的增加而增加，我们称为传感器的饱和点。按下式计算I2max=V+-VCES/RN2+RM式中：V+－正电源（V）。VCES－功率管集射饱和电压，（V）一般为0.5V。RN2－副边线圈直流内阻（Ω），详见表，1－2。RM－测量电阻（Ω）。从计算可知改变测量电阻RM，饱和点随之也改变。当被测电阻RM确定后，也就有了确定的饱和点。根据下式计算出最大被测电流I1max：I1max=I1/I2·I2max在测量交流或脉冲时，当RM确定后，要计算出最大被测电流I1MAX，如果I1max值低于交流电流峰值或低于脉冲幅值，将会造成输出波形削波或限幅现象，此种情况可将RM选小一些来解决。
霍尔电流传感器举例说明
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电压传感器原边与副边抗电强度≥4000VRMS（50Hz.1min），用以测量直流、交流、脉冲电压。在测量电压时，根据电压额定值，在原边+HT端串一限流电阻，即被测电压通过电阻得到原边电流U1/R1=I1、R1=U1/10mA（KΩ），电阻的功率要大于计算值2～4倍，电阻的精度≤±0.5%。R1精密线绕功率电阻，可由厂方代订。电流传感器的接线方法（1） 直检式（无放大）电流传感器接线图。（a） 图是P型（印板插脚式）接发，（b）图是C型（插座插头式）接法，VN.、VN表示霍尔输出电压。（2） 直检放大式电流传感器接线图。（a） 图是P型接法，（b）图是C型接法，图中U0表示输出电压，RL表示负载电阻。（3） 磁补偿式电流传感器接线图。（a） 图是P型接法，（b）图是C型接法（注意四针插座第三针是空脚）以上三种传感器的印板插脚式接法同实物的排列方法是一致的，插座插头接法同实物的排列方法也是一致的，以免接线错误。在以上接线图上，主回路被测电流I1在穿孔中有一箭头示出了电流正方向，实物外壳上也标明了电流正方向，这是电流传感器规定了被测电流I1的电流正方向与输出电流I2是同极性的。这在三相交流或多路直流检测量中是致关重要的。
霍尔电流传感器工作电源
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电流传感器是一种有源模块，如霍尔器件、运放、末级功率管，都需要工作电源，并且还有功耗，实用的典型工作电源原理图。（1） 输出地端集中接大电解上以利降噪。（2） 电容位uF，二极管为1N4004。（3） 变压器根据传感器功耗而定。（4） 传感器的工作电流。直检式（无放大）耗电：最大5mA；直检放大式耗电：最大±20mA；磁补偿式耗电：20+输出电流；最大消耗工作电流20+输出电流的2倍。根据消耗工作电流可以计算出功耗。
霍尔电流传感器优越性
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（1）非接触检测。在进口设备的再改造中，以及老旧设备的技术改造中，显示出非接触测量的优越性；原有设备的电气接线不用丝毫改动就可以测得电流的数值。（2）使用分流器的弊端是不能电隔离，且还有插入损耗，电流越大，损耗越大，体积也越大，人们还发现分流器在检测高频大电流时带有不可避免的电感性，不能真实传递被测电流波形，更不能真实传递非正弦波型。电流传感器完全消除了分流器以上的种种弊端，且精度和输出电压值可以和分流器做的一样，如精度0.5、1.0级，输出电压50、75mV和100mV均可。（3）使用非常方便，取一只LT100－C型电流传感器，在M端与电源零端串入一只100mA的模拟表头或数字万用表，接上工作电源，将传感器套在电线回路上，即可准确显示主回路0～100A电流值。（4）传统的电流电压互感器，虽然工作电流电压等级多，在规定的正弦工作频率下有较高的精度，但它能适合的频带非常窄，且不能传递直流。此外，工作时存在激磁电流，所以这是电感性器件，使它在响应时间上只能做到数十毫秒。众所周知的电流互感器二次侧一旦开路将产生高压危害。在使用微机检测中需信号的多路采集，人们正寻求能隔离又能采集信号的方法。电流电压传感器继承了互感器原副边可靠绝缘的优点，又解决了传递变送器价昂体积大还要配用互感器的缺陷，给微机检测等自动化管理系统提供了模数转换的机会。在使用中，传感器输出信号既可直接输入到高阻抗模拟表头或数字面板表，也可经二次处理，模拟信号送给自动化装置，数字信号送给计算机接口。在3KV以上的高压系统，电流、电压传感器都能与传统的高压互感器配合，替代传统的电量变送器，为模数转换提供方便。（5）传统的检测元件受规定频率、规定波形，响应滞后等很多因素的限制，不能适应大功率变流技术的发展，应运而产生的新一代霍尔电流电压传感器，以及电流电压传感器与真有效枝AC/DC转换器组合成为一体化的变送器，已成为人们熟知最佳检测模块。另外，电子电力装置向高频化、模块化、组件化、智能化发展，使装置设计者得心应手，这将是电子电力技术史上划时代的根本性变革。1. 测量范围广：它可以测量任意波形的电流和电压，如直流、交流、脉冲、三角波形等，甚至对瞬态峰值电流、电压信号也能忠实地进行反映;2. 响应速度快：最快者响应时间只为1us。3. 测量精度高：其测量精度优于1%，该精度适合于对任何波形的测量。普通互感器是感性元件，接入后影响被测信号波形，其一般精度为3%~5%，且只适合于50Hz 正弦波形。4. 线性度好：优于0.2%5. 动态性能好：响应时间快，可小于1us;普通互感器的响应时间为10~20ms。6. 工作频带宽：在0~100KHz 频率范围内的信号均可以测量。7. 可靠性高，平均无故障工作时间长：平均无故障时间>5 10 小时8. 过载能力强、测量范围大：0---几十安培~上万安培9. 体积小、重量轻、易于安装。由于霍尔电流电压传感器以上的优点，故而可广泛应用与变频调速装置、逆变装置、UPS 电源、逆变焊机、电解电镀、数控机床、微机监测系统、电网监控系统和需要隔离检测电流电压的各个领域中。
大口径,开口型电流传感器，交直两用
性能指标：* 执行标准：IEC688：1992，QB* 输入范围：0~800A内可选 如0~100 A，0~500A等* 精度等级：≤1.0%.F.S* 线 性 度：优于0.2%*响应时间：≤1Us
霍尔电流传感器
* 频率特性：0~100KHz* 失调电压：≤20mV* 温度特性：≤150PPM/℃(0~50℃)* 整机功耗：≤30 mA+Ig* 隔离耐压：输入/输出/外壳间 AC2.0KV/min*1mA* 过载能力：2倍电流连续，30倍1秒* 阻燃特性：UL94-V0* 工作环境：-10℃~50℃，20%~90%无凝露* 贮存环境：-40℃~70℃，20%~95%无凝露
霍尔电流传感器测量方法
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1.原边导线应放置于传感器内孔中心，尽可能不要放偏；2.原边导线尽可能完全放满传感器内孔，不要留有空隙；3.需要测量的电流应接近于传感器的标准额定值IPN，不要相差太大。如条件所限，手头仅有一个额定值很高的传感器，而欲测量的电流值又低于额定值很多，为了提高测量精度，可以把原边导线多绕几圈，使之接近额定值。例如当用额定值100A的传感器去测量10A的电流时，为提高精度可将原边导线在传感器的内孔中心绕十圈(一般情况，NP=1；在内孔中绕一圈，NP=2；……；绕九圈，NP=10，则NP×10A=100A与传感器的额定值相等，从而可提高精度)；
[2]
4.当欲测量的电流值为IPN/10的时，在25℃仍然可以有较高的精度。
霍尔电流传感器特点
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霍尔传感器不论是开环还是闭环原理，基本的性能区别不大，基本的优点在于：响应时间快、低温漂、精度高、体积小、频带宽、抗干扰能力强、过载能力强。
霍尔电流传感器应用方式
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基本是HIA-C01和HIB-C15两种闭环原理的霍尔电流传感器较多，基本应用方式是HIA-C01霍尔电流传感器检测前端每一块电池板的发电情况，输出信号给信号采集装置，由信号采集装置经过采集、信号转换等步骤，有线传输至控制中心，由控制中心统一对各个阵列的发电情况进行监控。
霍尔电流传感器注意事项
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霍尔电流传感器如何选型
A.选择电流传感器时需要注意穿孔尺寸是否能够保证电线可以穿过传感器；B.选择电流传感器时需要注意现场的应用环境是否有高温、低温、高潮湿、强震等特殊环境；C.选择电流传感器时需要注意空间结构是否满足。
霍尔电流传感器使用须知
A.接线时注意接线端子的裸露导电部分，尽量防止ESD冲击，需要有专业施工经验的工程师才能对该产品进行接线操作。电源、输入、输出的各连接导线必须正确连接，不可错位或反接，否则可能导致产品损坏。B.产品安装使用环境应无导电尘埃及腐蚀性。C.剧烈震动或高温也可能导致产品损坏，必须注意使用场合。
霍尔电流传感器注意事项
（1）电流传感器必须根据被测电流的额定有效值适当选用不同的规格的产品。被测电流长时间超额，会损坏末极功放管（指磁补偿式），一般情况下，2倍的过载电流持续时间不得超过1分钟。（2）电压传感器必须按产品说明在原边串入一个限流电阻R1，以使原边得到额定电流，在一般情况下，2倍的过压持续时间不得超过1分钟。（3）电流电压传感器的最佳精度是在原边额定值条件下得到的，所以当被测电流高于电流传感器的额定值时，应选用相应大的传感器；当被测电压高于电压传感器的额定值时，应重新调整限流电阻。当被测电流低于额定值1/2以下时，为了得到最佳精度，可以使用多绕圈数的办法。（4）绝缘耐压为3KV的传感器可以长期正常工作在1KV及以下交流系统和1.5KV及以下直流系统中，6KV的传感器可以长期正常工作在2KV及以下交流系统和2.5KV及以下直流系统中，注意不要超压使用。（5）在要求得到良好动态特性的装置上使用时，最好用单根铜铝母排并与孔径吻合，以大代小或多绕圈数，均会影响动态特性。（6）在大电流直流系统中使用时，因某种原因造成工作电源开路或故障，则铁心产生较大剩磁，是值得注意的。剩磁影响精度。退磁的方法是不加工作电源，在原边通一交流并逐渐减小其值。（7）传感器抗外磁场能力为：距离传感器5～10cm一个超过传感器原边电流值2倍的电流，所产生的磁场干扰可以抵抗。三相大电流布线时，相间距离应大于5～10cm。（8）为了使传感器工作在最佳测量状态，应使用介绍的简易典型稳压电源。（9）传感器的磁饱和点和电路饱和点，使其有很强的过载能力，但过载能力是有时间限制的，试验过载能力时，2倍以上的过载电流不得超过1分钟。（10）原边电流母线温度不得超过85℃，这是ABS工程塑料的特性决定的，用户有特殊要求，可选高温塑料做外壳。
霍尔电流传感器工作过程
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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。所以闭环的在响应时间跟精度上要比开环的好很多。开环和闭环都可以监测交流电，一般开环的适用于大电流监测，闭环适用于小电流监测。开环式霍尔传感器的工作过程：原边电流(Ip)通过一根导线时，在导线四周将会产生一个磁场，这一磁场的大小与流过导线的电流成正比，它能通过磁芯聚集感应到霍尔器件上并使其有一信号输出。这一信号经信号放大器放大后直接输出，霍尔器件输出的信号准确反映了原边电流的输出情况。优点：封装尺寸小 ，测量范围广 ，重量轻，低电源损耗，无插损闭环霍尔电流传感器的工作过程：当原边电流IP产生的磁通通过磁芯集中在磁路中，霍尔器件固定在气隙中检测磁通，通过绕在磁芯上的多匝线圈输出反向的补偿电流，用于抵消原边电流(IP)产生的磁通，使得磁路中磁通始终保持为零。霍尔器件和辅助电路产生的副边补偿电流准确反映了原边电流的大小。经过特殊电路的处理，传感器的输出端能够输出精确反映原边电流的电流变化。
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参考资料
1.

霍尔电流传感器未来有着更广泛的应用
．中国移动物联网[引用日期2013-05-13]
2.

提高测量精度的方法
．仪器仪表世界网[引用日期2013-04-23]