電流探頭的本質(zhì)和功能作用

在做車載傳導(dǎo)電流法、大電流注入等EMC測試的時(shí)候一定會(huì)用到的一個(gè)測試設(shè)備是電流探頭，探頭的作用是將不同頻率的噪聲信號(hào)傳輸?shù)筋l譜儀或者設(shè)備上。下面我們將講解電流探頭是如何實(shí)現(xiàn)其功能的。下圖為典型的電流探頭圖片。

典型的電流探頭

圖1：EMC測試中常用的電流探頭一般可以通過將電流探頭直接連接到頻譜分析儀（圖2a）或連接前置放大器（圖2b）來測量電磁信號(hào)。

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(hào)測量出來了。其實(shí)電流探頭本質(zhì)上是一個(gè)環(huán)形變壓器，如圖3所示。

圖3：電流探頭等效示意圖當(dāng)探頭夾在被測導(dǎo)線上時(shí)，被測導(dǎo)線其實(shí)相當(dāng)于變壓器的初級繞組，而探頭的繞組是次級繞組。當(dāng)導(dǎo)線（初級線圈）中通過電流時(shí)會(huì)產(chǎn)生磁場，由該磁場所產(chǎn)生的磁力線會(huì)集中在電流探頭內(nèi)部的環(huán)形磁芯中循環(huán)流動(dòng)，根據(jù)法拉第定律，磁芯中流動(dòng)的磁場會(huì)在次級線圈上感應(yīng)到電動(dòng)勢Vind，Vind在頻譜儀內(nèi)部Zin(50Ω)上產(chǎn)生頻率范圍內(nèi)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(jìn)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(dāng)使用環(huán)形探頭測試磁場噪聲時(shí)，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(dǎo)率的特性，被測線束上噪聲電流所產(chǎn)生的磁場大部分都在磁環(huán)中流動(dòng)，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(qiáng)，根據(jù)法拉第定律，我們知道環(huán)形探頭上感應(yīng)到的磁通量越多，頻譜儀端50Ω阻抗上感應(yīng)到的電動(dòng)勢也就越大，被測噪聲幅值將提高，測試結(jié)果更準(zhǔn)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(shè)備來說，機(jī)器內(nèi)部不同功能模塊之間的連接的信號(hào)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(shí)就可使用上述環(huán)形近場探頭與磁環(huán)搭配的裝置進(jìn)行測試。

編輯：黃飛