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       罗氏线圈，英文为Rogwski coil，是空心的，即没有铁心，可以认为就是利用最基本的法拉第电磁感应定律，直接在副边产生电压信号。罗氏线圈相对于普通电流互感器的好处是，因其没有铁心，因此不存在铁心饱和现象，可以直接测量很大的电流。但是，正是因为其没有铁心，罗氏线圈感应出的电压信号相对于CT来说非常微弱，而且非常容易受到外部环境杂散磁场的影响，因此对绕制工艺的要求是很高的。另外，罗氏线圈感应出来的电压信号，不能直接用作电流信号，必须要对其进行微分运算，才可以还原回你要的电流信号。

罗氏线圈与电流互感器的应用

       目前罗氏线圈仅用于特大电流的场合，一般计量仪表都是采用的CT

电流互感器CT（current transformer)，是应用变压器的原理（有铁心），一般是把原边的大电流变换成副边的小电流，然后通过I/V变换，输入到ADC采样。

罗氏线圈

罗氏线圈与电流互感器的主要区别

       一、性质不同

       1、罗氏线圈：是一个均匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈。

       2、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。

       二、结构不同

       1、罗氏线圈：不含铁磁性材料，无磁滞效应，几乎为零的相位误差；无磁饱和现象，因而测量范围可从数安培到数百千安的电流；结构简单，并且和被测电流之间没有直接的电路联系；响应频带宽0.1Hz-1MHz。

       2、电流互感度器回：电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。它的一次侧绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中。

罗氏线圈的放大积分电路的设计原理

       罗氏线圈测量电流的理论依据是法拉第电磁感应定律和安培环路定律，当被测电流沿轴线通过罗氏线圈ZX时，在环形绕组所包围的体积内产生相应变化的磁场。

       若想准确还原测量的交流电流，必须加一个反相积分电路。因罗氏线圈感应出的电压很小，为了放大该感应电压，须在积分器前面加一放大电路。积分是一个非常重要的环节，被还原的信号非常小，为方便测量，先将信号放大再积分，这样一方面可以增大还原信号，另一方面，电容的存在可以过滤掉不必要的干扰。

       通过对罗氏线圈感应电压的放大和积分处理，可还原出所测量的交流电流。

       罗氏线圈与传统电流测量装置相比有以下突出优点：

无饱和

       线性度好，标定容易

       瞬态反应能力突出，可用于中高压保护

       待测电流频率范围宽，从0.1Hz到1MHz，可用于测量谐波

       待测电流量程大，可从1mA到1MA

       相位差在中频时小于0.1度

       线圈绝缘电压10kV

       无二次开路危险

       无过载危险

       尺寸极小，安装简单方便，无须破坏导体

       维修简单方便

       罗氏线圈的技术难度在于：测量线圈因为热的原因，其阻值会发生变化，测量集成电路的输入端必须予以补偿。由于补偿与环境温度有关，还与电流大小有关，在微电子技术未出现之前，这项工作无法实现，所以罗氏空心线圈尽管测量品质出色，但无法实用。罗氏线圈的应用与集成电路的发展是分不开的。

      以上是PRBTEK为您整理的罗氏线圈和电流互感器的区别及其应用，如在使用电流探头过程中有任何问题，欢迎访问普科科技PRBTEK（www.prbtek.com）。

       罗氏线圈是一种交流电流传感器，是一个空心环形的线圈，有柔性和硬性两种，可以直接套在被测量的导体上来测量交流电流。

       罗氏线圈适用于较宽频率范围内的交流电流的测量，对导体、尺寸都无特殊要求，具有较快的瞬间反应能力，广泛应用在传统的电流测量装置如电流互感器无法使用的场合，用于电流测量，尤其是高频、大电流测量。

       下面由普科科技PRBTEK为大家介绍罗氏线圈波形测量中选择Q值的重要作用：

1. 参数Q

       Q值是表征转移电荷量能力的参数，在罗氏线圈中也可解释为线圈达到磁饱和前能够装载的电荷量能力。Q值的单位是库仑（C）也可是安秒积（A•s），在计算中我们通常使用安秒积（A•s）这个单位，更直观便于运算。

2. Q值计算方法

       从定义上看，Q就是电流安培乘以秒，从电流示波图上看是电流波形包裹的面积，我们以10/350μs波形为例。

       此波形的包裹面积可以近似看作三角形面积，底*高*0.5，标准10/350μs波形应该在1ms处归零，所以近似地上图的Q=49.7*10E3*1.0*10E-3*0.5=47.9*0.5=24.9（A•s）。

       所以在有些标准里10/350μs的Q=0.5Ipeak。推广到所有波形，只要找到该波形的近似三角形的底（归零点）和高（峰值）除以二，就可以算出Q。

3、罗氏线圈的Q值选用

      每只罗氏线圈会给出一个Q值

4. 超出罗氏线圈Q值的波形表现

      如果被测波形超出了罗氏线圈自身转移电荷量Q的能力，将会出现磁芯饱和的现象。如下图:

波形超过线圈自身的Q值能力出现拐点归零

      该波形在680μs左右出现拐点并快速归零，证明此时线圈达到磁饱和。如果线圈磁饱和，会出现磁芯磁化现象，那么随后即使在Q值能力内的测试也会有可能持续出现次饱和的现象，如下图，这是在磁饱后，降低峰值，原本在能力内的波形也持续地饱和。

降低峰值到Q能力内，波形依然显示饱和

       所以，我们给出一个解决方案：只要进行一次小幅值反向冲击电流，即可将磁化的磁芯消磁，测量恢复正常。

       首先，对雷电流的采样峰值是非常简单的技术了，使用分流器、偏振器、磁互感等都可以准确测量，但是研究自然雷电，更重要的是对波形的研究，也就是对雷电电荷能量的研究。

       那么如何判断波形是不是真实的雷电波，是不是有畸变呢？按以下两步：

首先放大波形，进行Q值计算，如果得出采集到的电流波Q值约等于所用线圈的转移电荷量能力Q那么我们可以判断该波形存疑，进行第二步排查。

       这里说一下在没有计算机软件的情况下，异形波Q的计算方法。

波形的面积分割

       我们可以按几何分割的方法进行异形平面面积分割计算，如图，我们可以将其分割成A、B、C三部分分别计算后相加。如何不规则的波形都可以分割成许多规则的几何形状进行面积计算，也就是简单的积分。

第二步看是否在波尾有拐点并快速归零，如上一节展示的波形。因为在电流波尾阶段，是一个放电过程，放电通道阻抗没有大的变化时，是不可能突变的。

       如果以上两步都达到了肯定的答案，那么该波形判定为畸变，不可采纳，需要更换罗氏线圈。

以上是PRBTEK为您分享的罗氏线圈波形测量中选择Q值的重要作用，罗氏线圈可一般运用于继电保护装置，可控硅整流，直流变频变速，电阻焊机等数据信号比较严重崎变及其加热炉、短路故障检测、雷击数据信号收集等大电流量的场所。罗氏线圈具备检测范围宽，高精度，平稳靠谱，回应频段宽，另外具备精确测量和继电保护装置作用，体型小、重量较轻、安全性且合乎环境保护规定。

       普科科技PRBTEK致力于示波器测试附件配件研发、生产、销售，涵盖产品包含电流探头、差分探头、高压探头、无源探头、电源纹波探头、柔性电流探头、近场探头、逻辑探头、功率探头和光探头等，满足客户多样化测试需求，库存充足，价格合理。详情访问官网www.prbtek.com

实验名称：高压放大器基于通电空心线圈的脉冲磁场分析中的应用

实验设备：

高压放大器（ATA-4014）、示波器、任意波形发生器、限流电阻、霍尔效应高斯计、漆包线绕制线圈

实验内容：

本文就通电空心线圈内部的脉冲磁场进行分析,先讨论单-频率脉冲信号激励下,线圈中轴线中点处的磁场,然后分析在频率时变脉冲信号激励下线圈中轴线中点处的磁场的变化规律，并通过自行搭建的测量装置对线圈磁场进行测量,与仿真分析的结果进行对比分析。

实验过程：

任意波形发生器和高压放大器联合电源可以发出与仿真模型相同的两种激励信号。

激励信号接人由线圈和限流电阻串联成的电路中。测量过程中将高斯计探头插入线圈中轴线中点处,测量线圈中轴线中点处的磁场变化情况。通过该实验装置测量单一频率脉冲信号激励下,线圈中轴线中点处的磁感应强度，通过示波器采集到的数据。

实验结果：

1.激励信号频率对线圈磁感应强度的影响；

2.线圈外径对线圈磁感应强度的影响；

3.线圈强度磁感应波形。

实验结论：

在单一频率脉冲信号激励下,仿真分析所得的不同激励信号频率、线圈外径下的磁感应强度与相应条件下实验测量所得到的值是吻合的,且二者的变化规律均与定性理论分析一致。通过该仿真分析方法准确测量与分析了通电空心线圈内部的磁场,为人们研究脉冲磁场的ZJ作用条件以及作用机理提供帮助和指导。

ATA-4014高压放大器指标参数：

以上关于高压放大器的实验方案由西安安泰测试整理，安泰研发的高压放大器可广泛用于超声波测试、声呐系统应用和MEMS测试等，服务于清华大学、宾夕法尼亚大学，奥克兰大学，埃及大学，ZG科学院，ZG绵阳九院等700多家科研机构，助力科技进步，安泰测试提供免费样机SY，如需了解更多应用案例，欢迎关注关注安泰测试网。

　　热阻湿阻测试仪通过模拟人体皮肤产生的热量和水蒸气穿透织物的过程，在稳定的温湿度环境下，测试多种材料的热阻及湿阻值。可用于织物、薄膜、涂层、泡沫、皮革及多层复合材料等的热阻湿阻测试，如衣物，棉被，保暖服装的舒适性能的测试，纺织面料人体舒适度测试等。

　　适用标准：

　　GB/T11048-2008、GB/T11048-2019、ISO11092、ASTM F1868(A-E)等。

　　测试原理：

　　在标准的测试环境下，加热固定的铝板或者铜板，让铝板或者铜板保持固定温度，测试加热的功率。同样，铜板或者铝板上面覆盖测试布料后测试相同情况的功率，根据两者的功率差和测试盘面积的大小。就可以标定测试样品的热阻或者湿阻(加水测试)。

　　技术性能：

　　1.包含测试方法：（1）A法蒸发热板法；（2）B法静态平板法；（3）相变织物吸热量和放热量的测试；

　　2.中央试验板尺寸：长200mmX宽200mm，厚约3mm试验板采用特制的不锈钢材料粉末冶金做成的微孔多孔板，高仿Z皮肤出汗效应。在20℃环境下，以波长范围8um到14um 的光束垂直照射于该试验板表面并以半球反射的方式，测得该试验板表面的辐射系数高于0.4；

　　3.可测试样尺寸：大于350mm×350mm；

　　4.具有一键预热功能，大大缩短了测试时间提高测试效率。

　　5.试样厚度范围：0~70mm（高精度电机驱动升降系统，快速配合不同厚度试样的测试）

　　6.试验板温度调节范围：20～50℃，温度控制精度：±0.1℃，分辨率：0.01℃；

　　7.热阻（Rct）：

　　（1）测试范围：0 ~2.000m2 ?K/W；

　　（2）分辨率：0.00001m2 ?K/；

　　（3）重复性误差≤±2.5%；

　　8.湿阻（Ret）:

　　（1）测试范围： 0~1000 m2 ?Pa / W；

　　（2）分辨率：0.01m2 ? Pa/W；

　　（3）重复性误差 ≤±2.5%；

　　9.气流风速：0.5、1.0、1.5m/s可选，±0.05m/s 调节；

　　10.小气候室要求：

　　10.1  20℃±0.1℃分辨率：0.01℃ 、65%±2%分辨率：0.01%（热阻）；

　　10.2  35℃±0.1℃分辨率：0.01℃ 、40%±2%分辨率：0.01%（湿阻）；

　　11.高精度水位自动补给系统，误差小于1mm；

　　12.可直接测定并计算试样的各项性能。（热阻、湿阻、透湿率、透湿指数、保温率、传热系数、克罗值）无需人工计算；

　　13.外型尺寸 ：1000×770×1800mm；

　　14.重量 ：400Kg；

　　15.电源 ：AC220V±10%,4000W。