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形磁芯中循環流動，根據法拉第定律，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，當使用環形探頭測試磁場噪聲時，可在環形探頭上增加磁環，由于磁環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中流動，而不是發散到空氣中，互感原理，穿透過環形探頭的磁通量將被增強，根據法拉第定律，我們知道，環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 用磁環提高環形探頭測試的靈敏度

 

對于系統級的設備來說，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形近場探頭與磁環搭配的裝置進行測試。