1 原來狀況
原來的非接觸式
電流傳感器大致有3種結(jié)構(gòu)模式，如圖1所示。在圖1中，例1所示為以霍爾元件作為磁場檢測元件設(shè)置在鐵芯的間隙內(nèi)；例2所示為在鐵芯的間隙內(nèi)設(shè)置霍爾元件，而在鐵芯上設(shè)置反饋線圈：例3所示為在鐵芯的間隙內(nèi)設(shè)置磁一光效應(yīng)元件(應(yīng)用法拉第效應(yīng)的元件)，用作磁場檢測元件。
上述3種結(jié)構(gòu)模式的缺點如下：
例l中元件的溫度特性不佳，輸出均勻性較差，因而電流檢測精度不高。再者，此種傳感器極易受漂移的影響．稍微受點漂移影響就難以測量含直流成分的電流。
例2雖可解決例1中出現(xiàn)的問題，但要精密測量線圈中流過的電流還必須排除外界干擾因索，如果受到感應(yīng)噪聲等因素的影響，也就難以實現(xiàn)精密測量。特別是
電流傳感器的傳感部和控制電流傳感器信號的控制部之間的距離長，付出的代價就更高。
例3由于其控制部的信號只用光傳送，噪聲雖低．但漂移的影響卻不小．因而也不能測量含直流成分的電流。
2 技術(shù)創(chuàng)新
本開發(fā)立足于技術(shù)創(chuàng)新，著重致力于結(jié)構(gòu)改進(jìn)．其舉措是局部鐵芯為飽和磁體，并由鐵芯形成間隙，鐵芯環(huán)繞在導(dǎo)體的外周，線圈繞在鐵芯上，將磁場檢測元件設(shè)置在間隙內(nèi)。
由于本開發(fā)將磁場檢測元件設(shè)置在鐵芯飽和磁體的間隙內(nèi)．因而在測量導(dǎo)體中所流過的電流時線圈中沒有電流。若用磁場檢測元件測量間隙內(nèi)的磁場．根據(jù)測得的磁場強(qiáng)度即可知道導(dǎo)體中流過的電流。
在此情況下．如果磁場檢測元件的檢測靈敏度始終保持穩(wěn)定不變，那么要精確測量導(dǎo)體中流過的電流是不成問題的。可是，磁場檢測元件的材料、制件、粘接劑等因溫度引起的變化以及時效變化、光源變化等因素都會影響磁場檢測元件的檢測靈敏度．使之產(chǎn)生漂移。因此，不能精密測量導(dǎo)體中流過的電流。為此．本開發(fā)采用繞在鐵芯上的線圈，可按需要對磁場檢測元件的靈敏度加以校正，使磁場檢測元件的靈敏度始終如一，經(jīng)常保持在穩(wěn)定不變的狀態(tài)。
校正靈敏度時經(jīng)由繞在鐵芯上的線圈內(nèi)流過的電流達(dá)到一定量值程度時，就會使鐵芯的磁體形成飽和狀態(tài)而與導(dǎo)體中流過的電流無關(guān)。間隙內(nèi)產(chǎn)生一定量的磁通密度，當(dāng)其達(dá)到一定程度時，即使磁場再增強(qiáng)．磁通密度也不會再增大。此時。可用磁場檢測元件測量間隙內(nèi)的磁場。此測量值中如果不存在上述漂移因素．那么通常即為固定值(基準(zhǔn)值)。但若存在漂移因素，其值就會變化。放大器與磁場檢測元件的光檢測器連接，對其進(jìn)行調(diào)制，并將磁場檢測元件的輸出值與基準(zhǔn)值相比較。同時對磁場檢測元件的靈敏度進(jìn)行校正。此校正可在瞬間進(jìn)行，并且無需切斷導(dǎo)體中流動的電流。
3 實例
圖2所示為本開發(fā)提供的非接觸式
電流傳感器的結(jié)構(gòu)。線圈繞在鐵芯上，磁場檢測元件設(shè)置在鐵芯的間隙內(nèi)．光檢測器測量磁場檢測元件的輸出，放大器調(diào)制磁場檢測元件的輸出。
局部鐵芯必須形成飽和磁體，但并不局限于此，整個鐵芯均為飽和磁體也無妨。若需追求飽和磁體所具有的短暫飽和特性。選用鐵紊體或非晶體之類的磁性合金便可奏效。
圖3所示為非接觸式電流傳感器的鐵芯示例。鐵芯的兩端部采用高磁導(dǎo)率和高磁通密度的磁體，端頭以外部分采用飽和磁體。兩端頭尖細(xì)成錐形，以增大間隙的磁通密度。提高電流傳感器的靈敏度。
磁場檢測元件可以采用磁一光效應(yīng)元件和霍爾元件。但是由于前者僅用光的方式就能進(jìn)行傳感部和控制部之間的信號傳送，并且不受感應(yīng)噪聲的影響．因而相比之下前者較為理想。
在測量導(dǎo)體內(nèi)流過的電流時。飽和磁體隨其流過的電流一旦達(dá)到飽和程度，即使再增大導(dǎo)體中的電流．間隙內(nèi)的磁場也不會再變化。由于其變化量用磁場檢測元件檢測不出，因而飽和磁體的飽和程度不能由導(dǎo)體內(nèi)流過的電流來定。而其飽和點主要取決于飽和磁體的形狀和尺寸，特別是間隙的形狀和尺寸。
4 效果
實驗結(jié)果表明。新開發(fā)的非接觸式電流傳感器具有如下成效：消除了磁場檢測元件的輸出漂移，能精確測量含直流成分的電流；無需精密調(diào)制線圈中流動的電流就能精密測量電流；采用磁一光效應(yīng)元件．其輸入和輸出信號為光信號，無感應(yīng)噪聲之憂；改善了溫度特性。
