直流電流是電測(cè)量中常見的被測(cè)量，在不同的應(yīng)用場(chǎng)合，對(duì)直流電流檢測(cè)方法的精度、功耗、體積、安裝方式等方面提出了不同的要求。直流電流的檢測(cè)方法一般分為直接式和非直接式，直接式一般是通過串聯(lián)電阻檢測(cè)電壓的方法；非直接式測(cè)量一般通過檢測(cè)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)的，由于電流周圍會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，我們可以間接的通過測(cè)量磁場(chǎng)的大小得到被測(cè)電流的大小。直接式測(cè)量主要指分流器；非直接式測(cè)量主要包括霍爾電流傳感器和直流電流互感器，本文主要介紹這幾種直流電流檢測(cè)方法的原理及應(yīng)用。

一直流電流檢測(cè)方法—分流器

　　分流器是根據(jù)檢測(cè)直流電流通過電阻時(shí)在電阻兩端產(chǎn)生電壓的原理構(gòu)建的。分流器屬于直接式檢測(cè)法，測(cè)量電流的上限一般不能太大，電阻上直接得到的電信號(hào)是量值很小的模擬信號(hào)，還需外接放大電路將信號(hào)放大，再通過A/D轉(zhuǎn)換電路將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。

圖示：分流器檢測(cè)方法原理示意圖

　　分流器檢測(cè)法精度高、結(jié)構(gòu)簡單、成本低。但對(duì)串接的測(cè)量電阻和外接的信號(hào)放大電路有一定的要求。首先，這一電阻要有較高的精度和較好的溫漂特性，測(cè)量電阻的阻值在一定的環(huán)境下是不變的。其次，可以通過使用一些較好的測(cè)量儀器及較先進(jìn)的測(cè)量方法得到所需的精度要求。但是溫度漂移不可預(yù)測(cè)，補(bǔ)償也比較困難。

　　分流器檢測(cè)法一般用于電壓不高，電流相對(duì)較小的情況，電流如果太大，電阻上就會(huì)產(chǎn)生比較大的損耗，如通過100A電流時(shí)，即使用毫歐級(jí)別的電阻產(chǎn)生的功耗也是很驚人的，而電阻上的損耗幾乎都轉(zhuǎn)化為熱能，這又增加了散熱的難度。此外，這種方法輸出信號(hào)小，需要附加放大電路，這也是分流器檢測(cè)法的局限處。

二直流電流檢測(cè)方法—直流電流互感器

　　直流電流互感器是一種基于磁調(diào)制原理構(gòu)建的非直接測(cè)量用直流傳感器，它利用鐵芯線圈中鐵芯受直流和交流電流共同磁化時(shí)的非線性和非對(duì)稱性，通過整流電路，將通過線圈的直流大電流按匝數(shù)反比變換成直流小電流。主要用于測(cè)量直流大電流，也在整流系統(tǒng)中用作電流反饋、控制和保護(hù)元件。

　　如下圖所示，直流電流互感器結(jié)構(gòu)原理示意圖所示，將通有電流的被測(cè)導(dǎo)線穿過雙磁環(huán)線圈，則該導(dǎo)線在磁環(huán)上產(chǎn)生恒定的磁通，同時(shí)控制電路在雙磁環(huán)中加入變化磁通，兩部分磁通在每個(gè)磁環(huán)中形成合成磁通，再將每個(gè)磁環(huán)中的合成磁通所產(chǎn)生的磁場(chǎng)能經(jīng)差分運(yùn)算電路進(jìn)行差分運(yùn)算，即可實(shí)現(xiàn)檢測(cè)出導(dǎo)線通過的直流電流。

圖示：直流電流互感器結(jié)構(gòu)原理示意圖

　　直流電流互感器性能穩(wěn)定，與分流器相比功率消耗小，能承受較大的負(fù)載。主要缺點(diǎn)是線性度差，二次電流紋波較大，在量程50%以下難以滿足準(zhǔn)確度的要求，它只能測(cè)量直流，且一次電流通入時(shí)要求方向正確，否則二次將輸出錯(cuò)誤的數(shù)值。另外，這種直流互感器雖可做成一次電流穿心式互感器，對(duì)于有些情況的一次系統(tǒng)安裝不便。

三直流電流檢測(cè)方法—霍爾電流傳感器

　　霍爾電流傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場(chǎng)傳感器，屬于間接測(cè)量，可以測(cè)量各種類型的電流，從直流到幾十千赫茲的交流?；魻栯娏鱾鞲衅靼ㄩ_環(huán)式和閉環(huán)式兩種，高精度的霍爾電流傳感器大多屬于閉環(huán)式，閉環(huán)式霍爾電流傳感器基于磁平衡式霍爾原理，即閉環(huán)原理，當(dāng)原邊電流IP產(chǎn)生的磁通通過高品質(zhì)磁芯集中在磁路中，霍爾元件固定在氣隙中檢測(cè)磁通，通過繞在磁芯上的多匝線圈輸出反向的補(bǔ)償電流，用于抵消原邊IP產(chǎn)生的磁通，使得磁路中磁通始終保持為零。經(jīng)過特殊電路的處理，傳感器的輸出端能夠輸出精確反映原邊電流的變化。

圖示：閉環(huán)霍爾電流傳感器原理示意圖

　　霍爾電流傳感器只需外接正負(fù)直流電源，被測(cè)電流母線從傳感器中穿過，即可完成主電路與控制電路的隔離檢測(cè)，簡化了電路設(shè)計(jì)?；魻栯娏鱾鞲衅鞯妮敵鲂盘?hào)是副邊電流IS，它與輸入信號(hào)(原邊電流IP)成正比，IS一般很小，只有幾十到幾百毫安。如果輸出電流經(jīng)過測(cè)量電阻Rm，則可以得到一個(gè)與原邊電流成正比的大小為幾伏的電壓信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，可方便地與計(jì)算機(jī)和各種儀表接口。

　　霍爾電流傳感器具有優(yōu)越的電性能，是一種先進(jìn)的、能隔離主電路回路和電子控制電路的電測(cè)量元件。它綜合了互感器和分流器的所有優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又克服了互感器和分流器的不足。具有精度高、線性好、響應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)，但此方法易受干擾，不適合在復(fù)雜的工作環(huán)境和電氣環(huán)境中使用，同時(shí)元器件也易損壞。

---