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关于电流传感器精度等知识小记

伴随着城市人口和建设规模的扩大,各种用电设备的增多,用电量越来越大,城市的供电设备经常超负荷运转,用电环境变得越来越恶劣,对电源的“考验”越来越严重。据统计,原先作为配角,资金投入较少的电源越来越受到厂商和研究人员的重视,电源技术遂发展成为一门崭新的技术。每天,用电设备都要遭受120次左右各种的电源问题的侵扰,电子设备故障的60%来自电源。因此,电源问题的重要性日益凸显出来。

 

霍尔电流传感器用于测量频率范围较宽的电流信号。其精度应该是包含标称带宽范围内的各种频率下的电流幅值的精度。

如果将霍尔电流传感器用于测量功率,那么,还需要关注其二次输出与一次输入信号之间的相位相关指标,由于不同频率下的相位指标不能用一个参数表示,也有用上升时间表示的,上升时间越短,相位误差越小。

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的曲线如图3所示,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。

 

表征传感器静态特性的主要参数有:线性度、迟滞、灵敏度、重复性、漂移等。


 

1、重复性:重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时,所得特性曲线不一致的程度。

 

2、阈值:当传感器的输入从零值开始缓慢增加时,在达到某一值后输出发生可观测的变化,这个输入值称传感器的阈值电压。

 

3、线性度:指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。定义为在全量程范围内实际特性曲线与拟合直线之间的最大偏差值与满量程输出值之比。

 

4、灵敏度:灵敏度是传感器静态特性的一个重要指标。其定义为输出量的增量与引起该增量的相应输入量增量之比。用S表示灵敏度。

 

5、分辨力:当传感器的输入从非零值缓慢增加时,在超过某一增量后输出发生可观测的变化,这个输入增量称传感器的分辨力,即最小输入增量。

 

6、漂移:传感器的漂移是指在输入量不变的情况下,传感器输出量随着时间变化,此现象称为漂移。产生漂移的原因有两个方面:一是传感器自身结构参数;二是周围环境(如温度、湿度等)。

 

7、迟滞:传感器在输入量由小到大(正行程)及输入量由大到小(反行程)变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象成为迟滞。对于同一大小的输入信号,传感器的正反行程输出信号大小不相等,这个差值称为迟滞差值。

 

精度等级:在正常的使用条件下,仪表测量结果的准确程度叫仪表的准确度。引用误差越小,仪表的准确度越高,而引用误差与仪表的量程范围有关,所以在使用同一准确度的仪表时,往往采取压缩量程范围,以减小测量误差。在工业测量中,为了便于表示仪表的质量,通常用准确度等级来表示仪表的准确程度。准确度等级就是最大引用误差去掉正,负号及百分号.准确度等级是衡量仪表质量优劣的重要指标之一。我国工业仪表等级分为0.10.20.51.01.52.55.0七个等级,并标志在仪表刻度标尺或铭牌上,仪表准确度习惯上称为精度,准确度等级习惯上称为精度等级。

 

那么有人问,电压电流传感器是精度重要?还是线性度更重要?

这里有两个概念,精度,重复性。

所谓精度,就是传感器的测量值与实际值的误差

所谓重复性,就是重复测量同一个大小的参数,多次测量数据之间的误差。

这两个是相关的,一般说来,精度高的,重复性也相对较好,反之则差,所以精度是很重要的。

另外,很多传感器的原始输出信号并不是线性的,都是通过调理电路整定为线性的,所以,从本质上来说,传感器的精度是最重要的。

但是,总之说来,精度和线性都重要。

 

那么霍尔电流传感器为何开环精度低?

依据霍尔效应原理,开环霍尔电流传感器输出正比于霍尔片垂直的磁感应强度。

而磁感应强度除了与被测电流相关之外,还与铁芯的磁导率相关。在不同电流下,铁芯的磁导率是不一样的,因此,开环霍尔电流传感器的线性度较差,精度较低。

 



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