基于罗氏线圈的电流检测技术

基于罗氏线圈的脉冲电流检测信号调理电路的设计王志刚; 陈籽东; 蔡涛【期刊名称】《《湖北理工学院学报》》【年(卷),期】2019(035)006【总页数】6页(P1-6)【关键词】脉冲电流技术; 脉冲成形网络; 罗氏线圈【作者】王志刚; 陈籽东; 蔡涛【作者单位】海装沈阳局驻大连地区第一军事代表室辽宁大连116000; 华中科技大学电气与电子工程学院湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TM452脉冲大电流是变化很快的单次暂态量，电流可大至上千安，脉冲宽度为微秒到毫秒级[1-2]。

基于脉冲大电流的暂态特性，可以采用罗氏线圈将脉冲大电流信号转换为低电压信号。

罗氏线圈与被测电路没有电气连接，可以方便地实现对高压回路的隔离测量，且具有使用频率和测量范围较宽、稳定性强、安全可靠、设计和制作较为灵活方便的特点。

因此，基于罗氏线圈的电子式电流互感器具有动态响应范围大、频率响应宽、抗电磁干扰性能强、体积小等传统电流互感器所不具有的诸多优点[3-6]，并得到了广泛应用。

1 基于罗氏线圈的脉冲电流检测原理脉冲成型网络用于产生脉冲电流，由数十个甚至上百个脉冲功率单元(PFU)并联组成。

PFU由储能电容、调波电感、续流二极管和吸能电阻组成[4]。

PFU电路原理图如图1所示。

图1 PFU电路原理图脉冲功率单元的工作原理如下：放电开关闭合时，储能电容经电感对负载电阻放电，电容器电压过零前,电路等效为R-L-C二阶电路的零输入响应。

储能电容的电场能释放完后，电感通过二极管续流释放磁场能，电路等效为R-L一阶电路的零输入响应[5]。

将电路负载直接视作阻性负载，电路等效为一个R-L-C串联电路，分析此电路可得到：(1)电路初始条件为i0-=0,UC0-=U0。

在不同的参数范围，利用拉普拉斯变换求解公式(1)可得到欠阻尼、临界阻尼、过阻尼3种解，其中只有欠阻尼会发生震荡。

发生欠阻尼的条件为此时震荡放电，回路电流为:(2)其中，电容器上电压为：(3)设a=0.5R为电路的临界比，此时，震荡电流的第一峰值Im和其到达时间tm分别为:(4)考虑到欠阻尼状态的震荡电压易超过电容器的耐压而损坏电容器，因此需要根据负载来设计电路参数以避免电路工作在欠阻尼状态[7]。

罗氏线圈测量电流的原理罗氏线圈是一种常用的测量电流的装置，它基于法拉第电磁感应定律，利用线圈中的磁场与电流之间的关系来测量电流的强度。

罗氏线圈常用于实验室中的电流测量、电气工程中的电流监测等领域。

罗氏线圈的原理是基于法拉第电磁感应定律，该定律表明，当导体中有电流通过时，会产生磁场。

罗氏线圈利用这一原理，通过测量线圈中的磁场来间接测量通过导线的电流。

具体来说，罗氏线圈是由绕在磁性材料上的导线组成的。

当电流通过导线时，会在导线周围产生一个磁场，而导线上的电流与磁场之间存在一种力的相互作用。

罗氏线圈利用这种力的作用原理，通过测量磁场的强度来测量电流的强度。

罗氏线圈的测量原理可以通过以下步骤来说明：1. 当电流通过导线时，会在导线周围产生一个磁场。

这个磁场的强度与电流的强度成正比，即电流越大，磁场越强。

2. 罗氏线圈中的导线会受到磁场力的作用。

这个力的大小与导线中的电流、导线长度以及磁场强度之间的关系有关。

3. 罗氏线圈会测量导线受到的磁场力的大小。

这个力的大小与电流的强度成正比，因此可以通过测量力的大小来间接测量电流的强度。

4. 罗氏线圈通常会与一个测力计或称力传感器连接在一起。

测力计可以测量导线受到的磁场力的大小，并将其转化为一个电信号。

5. 通过测量测力计输出的电信号的大小，可以得到电流的强度。

因为测力计输出的电信号与磁场力的大小成正比，而磁场力与电流的强度也成正比，所以可以通过测量测力计输出的电信号来间接测量电流的强度。

罗氏线圈的测量原理简单而有效，可以在不直接接触导线的情况下测量电流的强度。

这使得罗氏线圈在很多情况下都非常有用，特别是在需要测量高电流或危险环境中。

通过使用罗氏线圈，可以确保电流测量的准确性和安全性。

罗氏线圈是一种通过测量导线周围的磁场来间接测量电流的装置。

它基于法拉第电磁感应定律，利用导线中的电流与磁场之间的相互作用来测量电流的强度。

罗氏线圈的测量原理简单而有效，可以在不直接接触导线的情况下进行电流测量，具有很高的实用性和安全性。

罗氏线圈测量电流的原理以罗氏线圈测量电流的原理为标题，本文将介绍罗氏线圈的工作原理、测量电流的基本原理以及优缺点。

一、罗氏线圈的工作原理罗氏线圈，又称为电流互感器，是一种用于测量电流的装置。

它基于法拉第电磁感应定律，利用电流通过导线时所产生的磁场感应，从而实现对电流的测量。

具体来说，当电流通过罗氏线圈所绕的导线时，导线产生的磁场会穿过罗氏线圈，从而在罗氏线圈中产生感应电动势。

根据法拉第电磁感应定律，感应电动势与导线中的电流成正比，因此可以通过测量感应电动势来间接测量电流的大小。

二、测量电流的基本原理罗氏线圈测量电流的基本原理是通过将待测电流导线穿过罗氏线圈的中心孔，使电流通过罗氏线圈，产生感应电动势。

然后，将感应电动势转化为与待测电流成正比的电压输出，进而对电流进行测量。

在实际测量中，罗氏线圈的感应电动势通常通过磁芯和线圈匝数的选取来实现。

磁芯用于集中和引导磁场，增强感应效果；线圈匝数的选择可以调整输出电压的灵敏度，使测量范围更加广泛。

三、罗氏线圈测量电流的优缺点1. 优点：（1）罗氏线圈具有非常好的线性特性，可以较准确地测量电流；（2）罗氏线圈不需要与待测电路直接接触，避免了对待测电路的干扰；（3）罗氏线圈具有较高的频率响应，可以测量交流电流；（4）罗氏线圈体积较小、重量较轻，方便携带和使用。

2. 缺点：（1）罗氏线圈在测量直流电流时，需要提供外部直流电源，增加了测量的复杂性；（2）罗氏线圈的测量精度受到温度、线圈匝数等因素的影响，需要进行补偿和校准；（3）罗氏线圈测量的电流范围受到线圈参数和测量电路的限制。

罗氏线圈测量电流的原理是基于法拉第电磁感应定律，通过测量感应电动势间接测量电流的大小。

罗氏线圈具有线性特性、无需接触待测电路、频率响应高等优点，但也存在测量直流电流复杂、精度受到影响等缺点。

因此，在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的罗氏线圈型号，并进行相应的补偿和校准，以确保测量结果的准确性和可靠性。

基于罗氏线圈的电流检测技术摘要：本文通过对罗柯夫斯基线圈的参数分析，结合相关参考资料的分析，系统总结出罗氏线圈的结构特性，根据罗氏线圈的基本设计流程，设计出满足低压电器通断试验要求的罗氏线圈，并配合相应的罗氏积分器和尼高力（Nicolet）数据采集系统，通过200kA通断试验控制监控系统，验证所设计的罗氏线圈符合试验要求。

关键词：电流检测、罗氏线圈、通断试验研究现状近年来，我国低压电器行业出现了巨大的变化，低压电器的检测技术也随之被推向了快速发展的阶段。

这就对试验检测设备的试验和测量速度、精度都提出了更高的要求。

传统的试验方式中，电流检测装置主要采用带有铁心的电磁式电流互感器，其体积大、频带窄、防爆绝缘困难，且在大电流下铁心磁路易饱和，对测量结果产生较大的误差[1]。

而近年来，随着电气技术和计算机技术的普遍应用，国内外普遍采用了精度更高、更为可靠的数据测量，其中优势比较明显的就是运用罗柯夫斯基线圈(Rogowski线圈，以下简称罗氏线圈)技术的测量方式[2]。

罗氏线圈作为电流传感元件，具有测试频带宽、无磁饱和、结构简单等一系列优点，成为测量脉冲电流的理想元件[3]。

本文首先阐述了罗氏线圈结构特点，通过感应电势、电磁等参数推导，得出罗氏线圈等效电路计算方法，从而得出罗氏线圈的基本设计流程，设计出满足低压电通断试器验要求的罗氏线圈。

1 罗氏线圈的结构特点罗氏线圈的骨架芯由非磁性材料制成，截面均匀并具有环形结构，在制作罗氏线圈时，线圈沿骨架芯均匀紧密缠绕足够匝数后，再在线圈的末端接上终端电阻，用Rs表示。

罗氏线圈的另一特点即“回绕”结构，也就是当线圈沿着闭合曲面环绕到终点后，需要回绕至起点。

如果用于测量大电流，罗氏线圈通常选用空心骨架芯，而如果测量一个小的稳态电流时，则骨架芯通常会选择铁磁材料，目的是使感应信号的强度增强。

这种“回绕”的结构是罗氏线圈的关键特征，在实际使用中，我们应根据罗氏线圈所要测量的目标和工作场所来确定骨架芯选用何种材料[4]。

专利名称：一种基于罗氏线圈的电流测量方法及装置
专利类型：发明专利
发明人：刘毅,潘曦宇,周婧,林福昌,丁黎,龙兆芝,李文婷,谢施君
申请号：CN202011509811.6
申请日：20201219
公开号：CN112730944A
公开日：
20210430
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种基于罗氏线圈的电流测量方法及装置，属于电流测量领域，电流测量方法包括：将罗氏线圈的其中一条绕线作为主绕线，剩余绕线作为副绕线；罗氏线圈是同向绕制绕线而成，其绕线数量使罗氏线圈满足外积分电路的条件；将主绕线的输出端与第一运算放大器相连；且将副绕线之间进行加法运算后，与第二运算放大器相连，获取第二运算放大器的输出电压；将第一运算放大器的输出电压与第二运算放大器的输出电压进行差分处理后，计算输出电流；其中，主绕线输出电压与副绕线加法运算后的输出电压以异相的形式分别输入至第一运算放大器和第二运算放大器。

本发明强化罗氏线圈稳定性的同时降低了运算放大器失调电压的影响，实现了电流的准确测量。

申请人：华中科技大学,国网湖北省电力有限公司营销服务中心(计量中心),中国电力科学研究院有限公司,国网四川省电力公司电力科学研究院
地址：430074 湖北省武汉市珞喻路1037号
国籍：CN
代理机构：武汉华之喻知识产权代理有限公司
更多信息请下载全文后查看。

基于PCB罗氏线圈的SiCPCB罗氏线圈是一种广泛应用于电子设备中的关键元件，其作用是捕获和测量磁场的变化。

而SiC（Silicon Carbide）作为一种新型材料，具有高耐压、高频率、低损耗等优点，在PCB罗氏线圈中发挥着重要的作用。

本文将详细介绍PCB罗氏线圈的工作原理，以及如何利用SiC进行优化设计，并分析其在工业和消费电子领域的应用场景。

PCB罗氏线圈是基于罗氏效应（Rogowski effect）原理工作的。

罗氏效应是指当一个导线穿过磁场时，导线中会产生感应电流，该电流的大小与磁场的变化率成正比。

PCB罗氏线圈利用这一原理，通过测量导线中电流的变化来测量磁场的变化。

在PCB罗氏线圈中，SiC的主要作用是提高线圈的频率响应。

SiC具有高频率、低损耗的特性，可以降低线圈的电阻和电感，从而提高线圈的响应速度。

SiC还具有高温稳定性，可以在高温环境下稳定工作，提高线圈的使用范围。

PCB罗氏线圈的设计主要涉及线圈的焊接和组装工艺，以及SiC的选择和配置方法。

在焊接和组装过程中，需要保证线圈的精度和稳定性，以确保线圈的测量准确度。

同时，需要选择具有高频率、低损耗的SiC材料，以优化线圈的性能。

在配置方面，需要根据实际应用需求，确定SiC材料在线圈中的位置和数量，以实现最优化的性能。

PCB罗氏线圈在工业和消费电子领域均有广泛的应用。

在工业领域，PCB罗氏线圈可用于电力系统中磁场变化的测量和保护，也可以用于电机、发电机等设备的监测和控制。

在消费电子领域，PCB罗氏线圈可用于磁卡、磁带等磁性媒体的读取和写入，也可以用于智能家居、物联网等新兴技术的磁场传感和信号处理。

SiC在PCB罗氏线圈中的应用主要表现在提高线圈的性能方面。

利用SiC的高频特性，可以优化线圈的频率响应，提高测量速度和精度。

同时，SiC的高温稳定性使得线圈可以在更广泛的环境中稳定工作，提高了线圈的可靠性和稳定性。

然而，SiC的成本较高，可能会增加PCB罗氏线圈的整体制造成本。

罗氏线圈测电流曲线
罗氏线圈（Rogowski Coil）是一种测量电流的传感器，特别适用于测量交流电流。

与传统的电流互感器不同，罗氏线圈不需要与电流导线直接相连，而是通过线圈的感应来测量电流。

测量电流曲线的过程通常涉及以下步骤：
1. 连接罗氏线圈：将罗氏线圈正确连接到测量系统。

罗氏线圈的工作原理是通过电流的变化率来感应电流，因此它不需要直接与电流导线相连。

2. 调整罗氏线圈位置：罗氏线圈的位置相对于电流导线的距离和方向会影响测量的精确性。

通常需要调整罗氏线圈的位置，使其尽可能靠近待测电流导线。

3. 连接到数据采集系统：将罗氏线圈连接到数据采集系统，该系统可以记录罗氏线圈感应到的电流变化，并将其转化为电流曲线。

4. 记录数据：在待测电流传导导线上通电，数据采集系统将记录罗氏线圈感应到的电流变化，并以曲线的形式显示。

这样，你就可以获得电流随时间变化的曲线。

5. 分析曲线：分析记录的电流曲线，了解电流的幅值、频率和波形等信息。

这对于监测电力系统、故障诊断以及工程调试等方面都是有用的。

需要注意的是，具体的测量过程和数据分析可能会因使用的具体设备和系统而有所不同。

罗氏线圈在许多领域都被广泛应用，特别是在电力系统监测和调试中。

罗氏线圈生产测试方法
1 尼罗氏线圈
尼罗氏线圈是一种工业电流测量技术，因尼弗·罗斯命名，是利
用电磁原理和磁场技术来测量电流流经线路时电感的变化而发展起来的。

尼罗氏线圈是由螺线或磁芯结合而成，可以应用于检测电表表内
滑环计量器及电表内部绕组的内部结构等。

2 生产测试方法
（1）检查尼罗氏线圈的外观，包括电偶的外观和磁芯的磁度，以
确保线圈的正常使用。

（2）用真空熔断器进行漏电测试，以确保在高温环境下线圈的绝
缘强度。

（3）用电阻仪测量线圈内漏电，以确保输出电压和电势。

（4）
使用变压器或多电阻表，检查电流和电压。

（5）使用可调磁芯和磁芯计仪检查磁场的变化，以确保电磁性能
的质量。

3 小结
尼罗氏线圈是应用电磁原理和磁场技术进行电流测定的重要设备，而这些设备的质量可以通过以上测试方法来检查和确保。

如果尼罗氏
线圈不能正常使用，可能会在工业生产中产生严重的损害，因此，严
格按照上述方法来验证线圈的质量是十分必要的。

罗氏线圈测电流原理罗氏线圈是一种常用于测量电流的传感器。

它利用了磁场感应的原理，通过测量磁场的变化来计算电流的大小。

罗氏线圈由一根绝缘导线缠绕成圆柱形，形成一个线圈。

当电流通过线圈时，会在周围产生磁场。

根据安培定律，磁场的大小与电流成正比。

罗氏线圈的测量原理是利用电流在磁场中的作用。

当电流通过罗氏线圈时，线圈周围会产生磁场。

根据法拉第电磁感应定律，磁场的变化会在线圈中产生感应电动势。

根据感应电动势的大小可以推算出电流的大小。

具体来说，当电流通过罗氏线圈时，磁场会沿着线圈的方向形成一个闭合的磁通量。

根据法拉第电磁感应定律，当磁通量发生变化时，线圈中就会产生感应电动势。

这个感应电动势与磁通量的变化率成正比。

为了测量电流，我们可以利用这个感应电动势。

通过测量感应电动势的大小，我们可以推算出电流的大小。

具体来说，我们可以使用一个测量电压的设备，将其连接到罗氏线圈的两端。

当电流通过罗氏线圈时，感应电动势会产生一个电压信号。

通过测量这个电压信号的大小，我们可以计算出电流的大小。

罗氏线圈测电流的优点是非常灵敏和精确。

由于罗氏线圈是根据磁场感应原理工作的，因此可以测量非常小的电流。

此外，罗氏线圈的响应速度也非常快，可以实时监测电流的变化。

然而，罗氏线圈也存在一些限制。

首先，由于罗氏线圈是通过感应电动势来测量电流的，因此需要外部供电。

这意味着我们需要额外的电源来为罗氏线圈供电。

另外，由于罗氏线圈是通过测量电压来计算电流的，因此在测量过程中需要考虑线圈的电阻。

线圈的电阻会引入误差，影响测量的准确性。

总结一下，罗氏线圈通过测量磁场的变化来计算电流的大小。

它利用了电磁感应的原理，通过测量感应电动势来推算电流的大小。

罗氏线圈具有灵敏、精确和响应速度快的优点，但也需要外部供电并且在测量过程中需要考虑线圈的电阻。

罗氏线圈是一种常用的电流测量传感器，在工业和科学实验中得到广泛应用。

Design of Pulse Detection Signal Conditioning Circuit Based on Rogowski Coil 作者： 王志刚[1];陈籽东[2];蔡涛[2]
作者机构： [1]海装沈阳局驻大连地区第一军事代表室,辽宁大连116000;[2]华中科技大学电气与电子工程学院,湖北武汉430074
出版物刊名： 湖北理工学院学报
页码： 1-6页
年卷期： 2019年 第6期
主题词： 脉冲电流技术;脉冲成形网络;罗氏线圈
摘要：为研究信号调理电路参数对基于罗氏线圈的脉冲电流检测特性的影响,对比分析了加入有源积分电路和无源积分电路的罗氏线圈测量电路的频率响应,发现加入有源积分电路能实现带宽和灵敏度的解耦。

此外,对加入有源积分电路的罗氏线圈信号调理电路进行了仿真验证以及实物电路实验,结果表明,设计的信号调理电路达到了脉冲电流检测的应用要求。