電流

是基本物理量之一，也是工程應用中測量最多的物理量之一。電磁學上把單位時間里通過導體任一橫截面的電量叫做電流強度，簡稱電流，電流符號為I，單位是安培（A）。

電流測量方法有很多種，每種方法適用不同的場合，本文介紹幾種目前比較常見的電流測量方法，比較各自的特點和適用的場景。

磁電式

磁電式電流表：物理學實驗中常用的測量電流大小的儀器。當電流通過線圈時，導線受到安培力的作用，線圈左右兩邊所受安培力的方向相反，安裝在軸上的線圈就會轉動。測量時指針偏轉的角度與電流的大小成正比，可以用指針的偏轉角度來指示電流的大小，這種電流計的刻度是均勻的。

• 磁電式儀表靈敏度高，可以測很弱的電流。

• 缺點是繞制線圈的導線很細，允許通過的電流很弱，容易被燒壞。

這種磁電式電流表主要在教學實驗室中使用，研發和現場幾乎不用。

分流器

又稱為分流電阻，采樣電阻，英文名為：Shunt或CVR。分流器是基于最基本的歐姆定律，它作為一個非常小的已知阻抗，串聯到被測電路中，測量電流流過分流器兩段產生的壓降，根據I=U/R，計算出該電路中的電流。分流器屬于接觸式測量方法，一般用于電壓不高、電流相對較小的情況。

• 分流測量簡單，直流測量精度可以達到比較高的程度。

• 分流器輸入與輸出之間沒有電隔離。

• 分流器如果電流太大，在電阻上就會產生很高的熱量，需要測量電阻具有很高的精度和溫度穩定性。

• 分流器檢測高頻或大電流時，不可避免地帶有電感性，因此分流器的接入會影響被測電流波形。

常見產品：

東京精電（TOKYO-SEIDEN）、Verivolt（Encore系列同軸分流器）
 

互感器

電磁式電流互感器：電流互感器是基于電磁感應原理的一種電流傳感器，通過主級和次級線圈的匝比，將一次側的電流按照匝比轉換成二次側電流，從而進行測量。電流互感器是由鐵心和繞組構成。電流互感器是電力系統使用最多的測量設備，技術成熟、成本低廉、精度非常高。
 

• 電流互感器在規定的工作頻率下有較高的精確度，但是它能適應的頻率范圍很窄，尤其不能測量直流；

• 動態范圍小，電流較大時，CT會出現飽和現象；

• CT開路會產生高壓，危及人身和設備安全；

常見產品：

國產各品牌互感器

脈沖電流互感器:脈沖電流互感器主要用于測量高頻交流電流，高脈沖電流等。

常見產品：美國皮爾遜（Pearson Electronic）

羅氏線圈

羅氏線圈(Rogowski Coil)又稱為羅柯夫斯基線圈，是一種空心線圈。一般由線圈和信號處理電路兩部分組成。由若干匝導線均勻對稱地繞制在一定形狀和尺寸的非鐵磁材料上制成，一次側導體垂直穿過骨架中心，當導體中流過變化的電流，導體周圍會產生變化的磁場，由電磁感應原理可知線圈輸出端產生的感應電動勢。
 

• 能測量從0.1Hz~幾十MHz的交流電流信號，電流范圍廣，從幾毫安(mA)到百萬安培(1000KA)。

• 傳感器部分是空心線圈，可以做到柔性且纖細。

• 只能測量交流，無法測量直流。

• 測量靈敏度受空心線圈橫截面以及長度的影響，因此容易受到導體位置的影響或外來干擾的影響，測量精度不高。

常見產品：英國PEM、日置（HIOKI）、國產知用（Cybertek）

霍爾電流傳感器

霍爾（Hall）電流傳感器的工作原理是霍爾效應，當被測導線穿過霍爾元件，有電流通過時，半導體的載流子在磁場的作用下發生偏轉，當磁場的洛倫茲力與電場力相平衡時，電子不再偏轉，半導體的兩側會有一個電勢差，即霍爾電動勢。霍爾電動勢的大小，反應了被測電流的大小?；魻栯娏鱾鞲衅魇悄壳笆褂米疃嗟姆墙佑|式電流傳感器。
 

• 具有結構簡單、動態特性好、體積小等優點。

• 直流和交流電流都可以測量。

• 霍爾器件的本質是半導體材料，溫度對其影響很大，會導致霍爾元件的電子濃度、電阻率以及霍爾系數發生變化，從而使得精度受到很大影響，需要通過溫度補償電路進行改善。

常見產品：LEM、橫河、日置、國產知用（cybertek）

磁通門零磁通電流傳感器

磁通門傳感器是利用被測磁場中高導磁率磁芯在交變磁場的飽和激勵下，其磁感應強度與磁場強度的非線性關系來測量弱磁場的。這種物理現象對被測環境磁場來說好像是一道“門”，通過這道“門”，相應的磁通量即被調制，并產生感應電動勢。利用這種現象來測量電流所產生的磁場，從而間接達到測量電流的目的。目前磁通門技術是高性能電流傳感器最好的解決方案。
 

• 工作磁通量電平小，因此插入阻抗低。

• 磁通門元件上在廣泛溫度范圍內偏移都非常之小，實現了高精度和高穩定。

• 優秀的線性特性，測量小電流也能維持高精度

常見產品：橫河/LEM（CT系列)、日置、Danisense、Hitec（PMSMS）

磁阻傳感器

GMR、TMR電流傳感器：GMR、TMR傳感器是近年開始在工業上應用的新型磁電阻效應傳感器，利用磁性多層膜材料的隧道磁電阻效應對磁場進行感應，這些產品最早應用于磁帶和硬盤等磁記錄媒介的讀出頭，最近開始拓展到電流測量的應用領域。

• 功耗更低，電阻率大、工作電流小，工作電壓低；

• 精度高，靈敏度高、信噪比好、分辨率高、線性好、線性范圍寬

• 體積小，工藝性好，磁藕合、非接觸、抗干擾能力強、穩定性好，可在油污、灰塵、雨水等惡劣環境下工作

• 溫度穩定性好，工作溫度范圍寬，可達200攝氏度。

各種電流測量方法對比