電流探頭本質

圖2：（a）直連頻譜儀 （b）連接前置放大器

 

為什么電流探頭形狀是環(huán)形，而且能把噪聲信號測量出來了。其實電流探頭本質上是一個環(huán)形變壓器，如圖3所示。

 

圖3：電流探頭等效示意圖

 

當探頭夾在被測導線上時，被測導線其實相當于變壓器的初級繞組，而探頭的繞組是次級繞組。當導線（初級線圈）中通過電流時會產生磁場，由該磁場所產生的磁力線會集中在電流探頭內部的環(huán)形磁芯中循環(huán)流動，根據(jù)法拉第定律，磁芯中流動的磁場會在次級線圈上感應到電動勢Vind，Vind在頻譜儀內部Zin(50Ω)上產生頻率范圍內的噪聲電流。圖4為電流探頭端接50Ω示意圖。

 

圖4：電流探頭端接頻譜50Ω阻抗

 

知道原理后，我們就可以利用磁環(huán)和線圈自制簡易的電流鉗進行測試。圖5為自制探頭。

圖5 自制簡易電流探頭

 

觸類旁通，當使用環(huán)形探頭測試磁場噪聲時，可在環(huán)形探頭上增加磁環(huán)，由于磁環(huán)的磁芯材料擁有高磁導率的特性，被測線束上噪聲電流所產生的磁場大部分都在磁環(huán)中流動，而不是發(fā)散到空氣中，互感原理，穿透過環(huán)形探頭的磁通量將被增強，根據(jù)法拉第定律，我們知道，環(huán)形探頭上感應到的磁通量越多，頻譜儀端50Ω阻抗上感應到的電動勢也就越大，被測噪聲幅值將提高，測試結果更準確。如圖6所示。

 

圖6 用磁環(huán)提高環(huán)形探頭測試的靈敏度

 

對于系統(tǒng)級的設備來說，機器內部不同功能模塊之間的連接的信號線和電源線較多，要使用頻譜儀和近場探頭來精確具體的噪聲源和耦合路徑較為困難，此時就可使用上述環(huán)形近場探頭與磁環(huán)搭配的裝置進行測試。