磁通门电流测量基本原理 ()

基于磁通门技术的直流漏电流检测方法及实现摘要：随着科技的日益发展和提高，直流电源系统变成了工业生产现场当中至关重要的动力设备。

如果直流系统接地点发生了故障，不能及时有效加以消除的话，很可能会造成严重人身事故甚至引发特别重大的电力事故，使国民经济出现一定的经济损失。

而磁通门技术则是一个可以检测弱磁的技术，不但可以对毫安级的直流漏电系统提供相应的技术支持，进行直流漏电流测量，还能够对直流系统接地情况进行实时的监控，如果出现问题可以准确地准确地定位到故障点，另外，磁通门技术的经济性也是相当高的，特别它所具有的微型化和简单安全的特性，这种优势使磁通门技术相关产品在市场当中具有良好的使用发展前景。

关键词：磁通门技术；直流漏电流；检测方法目前直流系统检测过程当中还存在着相应的问题，这些问题不仅不利于用电安全，还会对经济造成一定的损失。

而磁通门技术的发展则能够为直流漏电流检测提供相应的技术支持与帮助，还能使直流漏电流的检测范围降低至毫安级内，提高故障点检测的精准度。

因此，磁通门技术在工业现场作业环境当中运用是十分广泛的。

除此之外，磁通门技术也具有微型化与简便安全的优点，具有良好的使用和发展前景。

一．基于磁通门的直流漏电流检测的概念与原理1.1磁通门技术的概念磁通门技术来源于一种磁通门现象，这个现象的根源也就是电磁感应理论，是一个能够对微弱磁场做出精确测量的技术。

磁通门是运用磁性饱和现象来进行设计的，因此，可以有效地去对被检测磁场实现磁调制，并将其转变为感应电动式来进行输出，利用这种方法可以有效地有效地完成磁场到电场之间的转化，若是将这种方法应用于测量电参数时，则是对电场到磁场、磁场到电场之间的转化过程。

这个过程当中可以完成对信号的隔离，因此从这个角度来进行分析，磁通门技术也是一个隔离技术。

1.2直流漏电流检测的原理磁通门式的直流漏电流测量技术是实现将电场转换为磁场，再由磁场转换为电场的一种隔离式检测，非常适合在有绝缘条件要求的场合。

指南针的发展概括指南针是是我国的四大发明之一，早起的指南针采用了磁化指针和方向盘的组合方式，这样的指南针携带很不方便，且指示灵敏度有一定不足，准确性很差。

在日常劳作中，人们接触了磁矿石，开始了对磁性的了解。

人们首先发现了磁石吸引铁器的性质，后来发现了磁石的指向性，现如今，手机上也有了罗盘，离不开51单片机和现代科技的指导。

手机装入软件能分出东南西北是因为手机中内置了电子指南针。

电子指南针又叫罗盘。

电子罗盘的原理是测量地球磁场，按其测量磁场的传感器种类的不同，我们可以接触到的传感器分为三种：磁通门式电子罗盘、霍尔效应式电子罗盘和磁阻效应式电子罗盘。

（1）磁通门式电子罗盘，根据磁饱和原理制成，它的输出可以是电压，也可以是电流，还可以是时间差。

主要用于测量稳定或低频磁场大小或方向，从原理上讲，它通过测量线圈中磁通量的变化来感知外界磁场大小，为了达到较高灵敏度，必须要增加线圈横截面积，因而磁通门式电子罗盘不可避免的体积和功耗较大，易碎，响应速度慢，处理电路相对复杂成稿。

（2）霍尔效应式电子罗盘。

霍尔效应是1879年霍尔首先在金属中发现的，当施加外磁场垂直于半导体中流过的罗电流就会在半导体中垂直于磁场和电流的方向产生电动势。

这种现象称为霍尔效应。

如果沿矩形金属薄片的长方向通一电流工，由于截流子受库仑力作用，在垂直于薄片平面的方向施加强磁场B，则在其横向会产生电压差U，其大小为电流I。

磁场B和材料的霍尔系数成正比，与金属薄片的厚度d成反比。

100多年前发现的霍尔效应，由于一般材料的霍尔系数很小而难以应用，直到半导体的问世后才真正用于磁场测量。

这是因为半导体中的截流子数量少，如果，通过它的电流与金属材料相同，那半导体中截流子速度很快，所受到洛伦兹力就大，因而霍尔效应系数也就更大。

我们可以把地球磁场假定为和地面平行，而如果手机的平面垂直。

通过SPI总量线上传给微控制器。

微控制器将表征当前磁场大小的数字量按照方位进行归一化等处理后通过直观的LCD进行方向显示。

多磁环磁通门传感器原理理论说明1. 引言1.1 概述多磁环磁通门传感器是一种常用于测量磁场强度的传感器，其工作原理基于多个磁环的特性。

利用这些特性，传感器能够准确地测量电流通过的导线或电缆所产生的磁场强度。

1.2 文章结构本文将从多个方面详细介绍多磁环磁通门传感器的原理、优势以及制备工艺等内容。

首先，我们将对传感器的原理进行介绍，包括其工作方式和相关的物理原理。

然后，我们将重点讨论多磁环材料选择与设计，并解释不同材料对传感器性能的影响。

接下来，我们将探讨磁场测量方法与原理，解释如何通过测量电流产生的磁场来确定其强度。

1.3 目的本文旨在全面了解多磁环磁通门传感器的工作原理和应用优势，并提供相关制备工艺和注意事项。

通过深入了解这一技术，读者可以更好地应用该传感器进行实际工程项目中的测量任务，并为未来该技术的发展提供参考和展望。

以上是“1. 引言”部分的内容，按照要求使用普通文本格式进行回答。

2. 多磁环磁通门传感器原理2.1 传感器原理介绍多磁环磁通门传感器是一种常见的磁场测量装置，它主要基于闭合铁心中磁通与外加电流之间的关系。

传感器内部包含多个磁环，这些磁环通过金属铁心连接成一个闭合回路。

当通入电流时，产生的漩涡电流会改变金属铁心周围的磁场分布，进而影响到通过磁环中的总磁通。

2.2 磁环材料选择与设计在多磁环磁通门传感器中，选择合适的材料对于传感器性能具有重要影响。

由于不同材料对于漩涡电流和渗透深度有不同的响应特性，需要根据实际需求来选择合适的材料。

另外，在设计过程中还需要考虑到金属铁心以及各个磁环之间的长度、直径等参数对于传感器灵敏度和稳定性所造成的影响。

2.3 磁场测量方法与原理说明多磁环磁通门传感器主要依靠测量通过闭合回路磁通的变化来实现对磁场的测量。

当外加磁场作用下，随着金属铁心周围磁场强度的变化，闭合回路中的总磁通也会相应发生改变。

通过测量磁环中总磁通的变化，可以得到外加磁场的强度值。

江西电力-2019基于磁通门原理的漏电監测方法及具应用钟彦平I,程志国2,张文煜'，余笑侬'，方旎'(1.国网江西省电力有限公司赣州供电分公司，江西赣州341000;2.国网信产集团智芯微电子科技有限公司，北京102200;3.河海大学，江苏南京211100)摘要:随着分布式电源的大量接入及电力负荷的日趋多样，对B型漏电保护的需求日益紧迫。

基于磁通门原理.提出高灵敏自适应磁调制检测方法，形成低成本、高精度B型漏电检测方法，研发形成相应终端及系统，实现配电台区及重点负荷的全方位状态信息采集与用电安全管控，试点应用成效显著,具备良好的推广应用前景。

关键词:威布尔分布;最小二乘法;老旧输电线路;可靠性分析中图分类号:TM936.2文献标志码:B文章编号：1006-348X(2019)06-0021-030引言为保障用电安全，低压配电网中通常需要配置漏电保护器,依据适用的检测电流类型,可分为AC型、A型和B型。

AC型适用于工频正弦漏电电流检测分析,A型除包含AC型波形之外,增加了脉动直流分量的检测功能,B型在A型基础上还包含了平滑直流分量的检测功能。

由于技术与成本限制，目前国内主要应用的是AC型漏电保护开关近年来,随着电网建设的持续发展及民生技术的进步，常规AC型漏电保护装置应用局限性日渐凸显。

一方面，常规漏电保护装置不具备数据上传功能,各用户及终端设备的漏电情况及变化趋势难以精准掌握，考虑到配电台区用电设备类型多，接线复杂，漏电隐患多发，由于缺乏必要的监控手段，难以准确定位漏电区域，快速排除故障,导致漏电开关频繁跳闸、越级跳闸现象突出，严重影响用户用电，为消除漏电开关频繁跳闸的干扰,漏电保护开关被私自短接甚至不投入的现象极为普遍,尤其在农村配网中格外突岀，给用户安全用电带来极大风险;另一方面，随着分布式光伏、电动汽车充电桩等直流装备的大量接入,现代配网交直流混联的趋势愈发明显,随之也带来大量的直流漏电问题,常规的AC型漏电保护装置难以起到很好的保护作用,亟待应用升级冋。

基于磁通门原理的高精度电流传感器的研制作者：吕冰陈正想曹平军来源：《电子世界》2013年第13期【摘要】分析了磁通门式电流传感器的原理。

该电流传感器由晶振产生方波驱动磁芯，改善了传统RC模拟激磁电路的稳定性问题；用结构更加简单的峰值检波电路取代传统复杂的谐波法电路，简化了电路设计，并降低了系统功耗；实验结果表明，该电流传感器实现了预期功能，性价比较高，具有良好的推广价值。

【关键词】磁通门；峰值检波；电流传感器1.引言用电流传感器作为电气设备绝缘在线检测系统的采样单元，已得到业内人士的共识。

目前，电流传感器有多种类型，如霍尔传感器、无磁芯电流传感器、高导磁非晶合金多谐振荡电流传感器、电子自旋共振电流传感器等。

由于电力系统使用环境的特殊性，许多传感器存在自身的局限性。

目前应用于电力系统的电流传感器多是以电磁耦合为基本工作原理的，从采样方式上分，这类传感器主要有直接串入式、钳式、闭环穿芯式三种。

大量的研究试验表明，基于“零磁通原理”的小电流传感器更适合电力系统绝缘在线检测的要求。

本文所述小电流传感器即是以磁通门技术为基本原理，加上闭环控制在电子电路中的应用，使小电流传感器具有高精度、高稳定度、抗干扰能力强等优点。

2.磁通门原理与电流传感器系统组成2.1 磁通门原理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。

本文采用现有技术中结构简单应用较广泛的一种单绕组磁通门。

环形磁芯上绕有线圈，此绕组即作为激励绕组又作为测量绕组。

所测电流从磁环中间穿过。

如图1所示。

一般磁性材料都有S形状曲线的特性，称之为磁滞回路（hysteresis loop），如图2所示。

此磁滞回路曲线建立在B-H的坐标轴上，为磁性材料遭受完全磁化与非磁化周期，下图所示为典型磁滞曲线的铁心，如果曲线由a点开始，此点表示最大正磁化力，至b点磁化力为零，然后下降至c点为最大负磁化力，再至d点磁化力为零，最后返回最大正磁化力的a点，此即为整个磁性周期。

磁通门磁强计原理磁通门磁强计原理？听起来挺高大上的吧，但其实，这家伙的原理啊，你要是听我细细道来，保证你会觉得，哎，原来就这么回事儿啊！先跟大家说个小故事吧。

有一次，我去参加一个科技展览，走着走着，就被一个展位给吸引住了。

那个展位上摆着一个黑不溜秋的小盒子，旁边写着“磁通门磁强计”。

我心里琢磨着，这啥玩意儿啊，这么神秘？于是，我就凑过去看了看。

工作人员看我好奇，就跟我介绍起来。

他说啊，这个磁通门磁强计啊，是专门用来测量磁场强度和方向的。

我一听，哦，原来是个测磁场的工具啊。

他又接着说，这玩意儿的原理啊，其实挺简单的，就是利用磁场对铁磁材料的影响，通过测量这种影响来推算出磁场的强度和方向。

我心里想着，嗯，听起来是挺简单的，但具体是怎么操作的呢？于是，我就缠着工作人员让他给我详细讲讲。

他一看我这么执着，也就只好答应了。

他拿起那个磁通门磁强计，开始给我讲解起来。

他说啊，这个磁通门磁强计里面啊，有两个高导磁系数的软磁材料做成的探头，这两个探头啊，就像是一对小耳朵，专门用来“听”磁场的。

当磁场发生变化的时候，这两个探头里面的磁通量也会发生变化，这种变化就会被转换成电信号，然后通过电路处理，就可以得到磁场的强度和方向了。

我心里琢磨着，哦，原来就这么回事儿啊，跟听诊器似的，通过听里面的声音来判断病情，只不过这个是听磁场的声音来判断磁场的强度和方向。

工作人员看我好像有点懂了，就问我要不要试试。

我一听，立马来了精神，连忙点头。

他于是就拿出一个小磁铁，让我放在磁通门磁强计的旁边，然后告诉我，看，这个仪器上的数字已经开始变化了，这就是磁场在起作用。

我看着仪器上的数字不停地跳动，心里真是觉得挺神奇的。

这个小盒子啊，竟然能够这么精准地测量出磁场的强度和方向，真是太厉害了！从那以后啊，我就对磁通门磁强计产生了浓厚的兴趣。

每次看到跟磁场有关的东西，我都会想起那个小小的磁通门磁强计，想起它里面的两个小探头，就像是一对小耳朵，专门用来“听”磁场的。

磁通计和冲击检流计：用于冲击法中测量磁通及磁通密度，通过人为地使检测线圈中的磁通发生变化来测量。

旋转线圈磁强计：在恒定磁场中放置小检测线圈，并令其作匀速旋转，通过测量线圈的电动势来计算磁通密度或磁场强度。

磁通门磁强计：由高磁导率软磁材料制成的铁心同时受交变及恒定两种磁场作用，通过测量检测线圈的谐波电压来计算磁场强度。

电流天平法：应用通电导线在磁场中受力的原理，通过力矩平衡条件测出磁感应强度。

力的平衡法：应用通电线在磁场中受力平衡的原理，根据平衡条件建立平衡方程来求出磁感应强度。

动力学法：应用通电线在磁场中受力的原理，根据牛顿运动定律建立动力学方程来求出磁感应强度。

功能关系法：利用磁场具有的能量与磁感应强度的关系，通过功和磁场能之间的关系来求得磁感应强度。

磁偏转法：带电粒子以垂直于磁场方向的速度垂直射入匀强磁场时，会发生偏转而做匀速圆周运动，通过对轨迹的研究利用相关规律来求出磁感应强度。

霍尔效应法：利用霍尔效应原理方便快捷地测量磁场的磁感应强度。

汤姆生法：利用汤姆生测电子比荷的实验装置来测定磁场的磁感应强度。

电磁感应法：处于磁场中的闭合线圈，当磁通量发生变化时，由电磁感应规律知，线圈中会产生感应电流，通过研究其受力和运动来求得磁感应强度。

摇绳发电法：通过将铜芯双绞线两端接在灵敏电流计上，形成长回路，并摇动回路中的导线来产生感应电流，从而测量磁感应强度。