电流传感器的高频响应特性分析

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目前,对电流传感器的分析主要还是基于集中参数模型,然而,在高频情况下,当传输高频信号时,若实际电路的尺寸与工作波长相接近,就不能再用集中电路的概念来分析问题,而需要考虑电磁波的传播过程,用分布参数的模型来分析问题。  本文考虑高频时电磁波在Rogowski线圈中的传播,根据分布参数模型和各个基本参数的计算公式得到的线圈的转移阻抗,通过理论分析、仿真计算、正弦波试验,分析并验证了线圈的匝数,输出电缆匹配状态,输出电缆长度,积分电阻的寄生电感以及磁芯自身的特性等因素对线圈高频特性的影响,为传感器的设计提供了理论指导。  仿真和试验的结果表明线圈的幅频响应在高频段会出现一系列零点,这些零点出现的频率随着线圈匝数的增大而降低,但是总体上不存在高频响应随频率的升高而减小的趋势。输出电缆末端不匹配时,会造成幅频特性曲线的周期性振荡变化,其变化周期与电缆长度成反比。输出电缆末端匹配时,可以消除由于输出电缆带来的线圈幅频特性在高频时产生的震荡,因此实验中应在输出电缆末端匹配50欧电阻。当考虑积分电阻自身的电感时,线圈的高频特性会出现震荡,并在高频段随着频率的增大而升高,因此实验中应当采取必要的措施尽可能的减小积分电阻的自感。同时,试验表明,磁芯的工作频带对电流传感器的高频幅频特性影响不大,只要满足自积分条件即可;由于低频磁芯具有较高的初始磁导率,从而具有较高的灵敏度和较低的低频截止频率,因而制作高频宽带电流传感器,低频磁芯是更好的选择。
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