大電流測量概述

大電流測量概述1大電流測量概述1大電流測量概述1大電流測量方法概述著名科學家門捷列夫指出：科學是從測量開始的。在現(xiàn)代科學技術和生產力的推動下,測量已經成為了一門完整且十分重要的學科,測量的對象日趨豐富，涵蓋了絕大多數(shù)的物理量。電流在自然界中十分普遍，人類在對電現(xiàn)象本質的探索中積累了測量電流的豐富經驗，特別是近幾十年以來，半導體器件和計算機技術突飛猛進，為了便于量化和計算，許多非電量被轉化成電量進行間接測量,電流測量在現(xiàn)代工業(yè)中十分普遍同時非常重要.一、大電流測量方法簡介對大電流的測量方法，就其原理而言可分為兩大類：一類是根據(jù)被測電流在已知電阻上的電壓來確定被鍘電流的大?。绶至髌鞯?。根據(jù)被測電流在已知電阻上的電壓來確定被測電流的太小，由于其體積、誤差、損耗、絕緣、測量范圍等方面的不足，已經難以滿足現(xiàn)代測量的標準。另一類是根據(jù)被測電流所建立豹磁場為基礎,實際上是將電流的測量問題轉變?yōu)榇艌龅臏y量問題,通過一定的手段測量它的磁密、磁通或磁勢,再經過轉換來得知電流的大小。從物理學角度來看磁場的測量方法主要有磁共振法、霍爾效應法、電融感應法、磁通門法、光泵法、磁光效應法、磁膜剝磁法及超導量子干涉器件法等.此外．尚有一些未得到廣泛應用的磁場測量方法．如磁阻效應法、磁棒管法、磁敏二極管法、短脈沖放電法、半導體負荷濃度效應法、電子束法、陰極射線法和電子回旋共振法等等。這些方法中大部分由于各種原困的限制無法應用于測量電流的互感器，如設備造價太高、結構過于復雜等，也有些對被測磁場有特殊的要求.所以實際上并不是所有的測量磁場的方法都可用于測量電流.現(xiàn)在人們比較關注的主要有霍爾效應法、磁光效應法及羅氏線圈?；魻栃砘ジ衅饔写牌胶馐剑ㄩ]環(huán))和直放式(開環(huán)）兩種，它于70年代由瑞士的LEM公司首先研制成功。其擁有帶寬為0—100kHz，響應時間為1us．準確度可以達到1～0。1級，線性度優(yōu)于0。1％等優(yōu)點。但是由于其本身受其制作材料的影響所產生的磁阻效應、不等位電勢以及溫漂，影響了其在更大領域內的推廣.采用磁光效應原理制成的互感器叫光電互感器，它的基本原理是法拉第磁光效應,即通過偏振光在磁場中的偏轉角度來測量電流的大小。這種互感器的優(yōu)點是使用的光導材料具有良好的電隔離和絕緣性能．抗電磁干擾特性也根好。光電互感器遇到的問題主要是準確度較差、有震動干擾等。羅氏線圈是測量各種變化電流的常用手段之一.它是根據(jù)被測電流所產生的磁通勢來確定電流大小的測量裝置。在利用羅氏線圈進行測量時．將線圈圍繞載有被測電流的導體，線圈兩端接上采樣電阻就可以測量變化的電流。因為它不含鐵芯．所以理論上不存在磁飽和問題，也不存在動力和熱力的穩(wěn)定問題,并且?guī)缀醪皇鼙粶y電流大小的限制．測量時也不需要斷開被測電路。但是受其本身材料的限制．線圈骨架和繞制的非均勻性將帶來根大的測量誤差，嚴重影響線圈的抗干擾能力；溫度將使線圈的骨架發(fā)生變化．從而引起線翻互感和自感系數(shù)變化，影響測量精度：輸出信號較弱，易受外界電磁場的干擾，這些因素都導致了它不能更廣泛的應用。二、電流檢測方法及特點綜述本章以電流檢測原理為研究主線，簡要介紹了分流器、鐵芯交流電流互感器、鐵芯直流電流互感器、空芯線圈、霍爾電流傳感器、磁通門電流傳感器、光學電流傳感器等常見的電流檢測原理和其它可用于電流測量的磁場檢測原理，分析了各種電流檢測方案的優(yōu)缺點，重點分析了傳感原理相對簡單的霍爾電流傳感器和空芯線圈存在的不足。1、分流器分流器是根據(jù)電流通過電阻時在電阻兩端產生電壓進行電流測量。利用分流器測量電流時，是將電阻數(shù)值已知的分流器串聯(lián)在被測電路里，通過測量或者觀測分流器兩端的引出電壓，即可獲得被測電流的大小或波形。理想的制造分流器的材料必須擁有較好的散熱性能,材料的電阻率必須擁有極高的長期穩(wěn)定性和可靠的溫度穩(wěn)定性，制造分流器的材料有多種,比較常用的有康銅和錳銅等合金金屬，近來以來也有新的材料被報道采用。分流器的原理簡單，在低頻率小幅值電流測量中，表現(xiàn)出極高的精度和較快的響應速度。工業(yè)領域中，在不涉及到測量回路與被測電流之間電隔離的場合，分流器是將電流信號轉變?yōu)殡妷盒盘柕氖走x方案。分流器應用在大幅值高頻率的電流測量中，會產生較大的誤差。隨著被測電流的增大,分流器的發(fā)熱急劇增加，為了保證分流器的正常工作,分流器的尺寸、重量和造價不可避免的急劇增加，一定程度上限制了分流器在大電流工業(yè)現(xiàn)場的應用;另一方面，當分流器用于測量快速變化的電流或者脈沖電流時，分流器的電感分量不再可以忽略不計，同時，由于集膚效應的存在，使得分流器中的電流分布非均勻化，分流器輸出端的電壓發(fā)生時移，測量的精度將大打折扣。近些年以來，許多科學家進行了大量的研究工作，對分流器的結構進行了分析和改進，其目的主要是減小分流器在測量電流中受到電磁力和熱應力的影響程度。派克(Park）、亨姆斯(Hains)和伯奈特（Bennett）等對分流器的模型進行了嚴格的理論分析，求解了同軸分流器在多種頻率電流作用下的電流和電壓分布，并提出了各種補償方法,使得分流器電位輸出端的電壓更接近于理想的階躍函數(shù)（當引入分流器的被測電流為階躍函數(shù)時）.無論采用多么高深而巧妙的設計方法和補償措施，分流器的發(fā)熱問題和頻率特性不可能得到本質上的改善，如果采用分流器測量高于數(shù)十千安的電流,或者采用分流器測量數(shù)百千赫茲甚至階躍電流，都是不合適的.2、電流互感器變壓器是人們在19世紀中對電與磁關系探索過程中的杰出成就之一，從領頭巨人法拉第(Farady)和亨利（Henry),到第一次提出“Transformer”(變壓器）這一概念的布拉什（Blathy），人類進行了長達五十多年的探索。1886年，美國科學家威斯金豪斯(Wisgenhouse）使用變壓器作為交流輸配電成功，掀開了人類利用電能的新篇章。隨著發(fā)電、輸電和配電的進一步發(fā)展，對輸電線電流的檢測顯得十分重要和迫切，基于變壓器原理的用以測量交流電流的互感器在更多學者的不斷實踐中出現(xiàn)了。交流電流互感器的典型結構與普通變壓器極其相似(如下圖所示)，它包括一個閉合鐵芯和兩個繞組，在理想的情況下，如果忽略激磁電流，則原副邊繞組的磁通勢是相互平衡的，即：（1—1）其中,I1為被測電流，I2為副邊電流，w1和w2分別為原副邊的繞線匝數(shù).對于一個電流互感器,原副邊繞組的匝數(shù)是已知且固定的，通過測量副邊電流即可測量原邊被測電流的大小.電流互感器有兩個作用：一是通過測量較小的電流實現(xiàn)對較大電流的測量；二是實現(xiàn)測量回路與被測回路之間的電氣絕緣，避免了測量回路與一次電流之間的直接電連接.交流電流互感器的傳感原理簡單，精度較高，其變比僅僅與原副邊繞線的匝數(shù)有關，長期穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性有保障，因此,交流電流互感器在電力系統(tǒng)中得到了極廣的運用。近些年來，軟磁材料的發(fā)展日新月異，性能優(yōu)越的坡莫合金、納米合金以及非晶合金等新型鐵磁材料不斷涌現(xiàn)，使得互感器的性能得到極大改善，精度不斷提高(可高達10—4級），體積、重量和價格有所優(yōu)化，與此同時，人們在傳統(tǒng)電流互感器的基礎之上，采取了許多改進措施以進一步提高電流互感器的精度，例如基于零磁通原理的電流互感器，精度可達到10—5級甚至更高.雖然交流電流互感器在工業(yè)現(xiàn)場交流電流的檢測中十分普及,但是交流電流互感器的變壓器原理決定了其難以從根本上擺脫以下方面的缺陷：交流電流互感器僅適用于數(shù)千安培以內的交流電流測量，被測電流過大，則互感器的激磁電流不再可以忽略不計,過大的激磁電流使鐵芯工作在飽和區(qū)，互感器的測量誤差將急劇增大；交流電流互感器比較適用于電網工作頻率附近頻段的電流測量，不可用于過高或者過低頻率電流的測量；被測電流中存在暫態(tài)直流分量時，鐵芯將進入飽和區(qū)域，互感器的測量精度將急劇惡化。直流電流互感器直流電流互感器利用被測直流改變帶有鐵芯扼制線圈的感抗，間接的改變輔助交流電路的電流，從而來反映被測電流的大小。直流電流互感器是德國科學家克萊麥爾(Cr?mar）教授在1936年研制成功的，是一種簡單實用的直流電流檢測手段。直流電流互感器的典型結構如下圖所示，它由兩個相同的閉合鐵芯組成，每個鐵芯上都有兩個繞組:原邊繞組和副邊繞組。原邊繞組串聯(lián)接入被測電路,副邊繞組反向串聯(lián)連接到輔助交流電路里.假定鐵芯具有理想的磁特性曲線，即鐵芯不存在損耗,原邊繞組和副邊繞組均勻的分布在鐵芯上，即鐵芯被均勻的磁化，副邊繞組內阻相對于副邊繞組自感系數(shù)可忽略，經過數(shù)學推導，直流電流互感器的副邊電流為方波電流，其頻率與電壓激勵源的頻率相等，其幅值滿足下列關系式：（1?2）在實際情況下，任何軟磁材料的磁化特性與理想的無損耗鐵磁材料都相去甚遠，因此直流電流互感器存在較大的誤差,其精度一般在5×10-3，特別是當被測電流相對互感器的額定電流較小時,誤差更大，此外，易受外磁場的影響也是直流電流互感器難以克服的另一缺陷。雖然直流電流互感器在精度和抗干擾上存在一些缺陷，但是與直流電流測量的另一種有效方式分流器相比,直流電流互感器能夠有效實現(xiàn)原邊與副邊的電氣隔離,功率消耗小且穩(wěn)定可靠，同時，副邊能夠承擔一定負載，所以,目前工業(yè)領域應用直流電流互感器測量直流電流仍然比較普遍，特別是經過很多學者的不斷改進，直流電流互感器的性能有了較大的提升.1976年，加拿大科學家麥克馬爾登(MacMartin）研制出了一種新的補償式直流互感器，補償直流電流由晶體管提供,通過反饋電路控制晶體管的直流電流來補償被測電流的部分磁通勢，大大的提高了直流電流互感器的精度，可高達1×10-4。晶體管的驅動能力畢竟有限，為了消除外磁場對100千安以上大型直流電流互感器的影響并提高測量精度,德國科學家克萊麥爾（Cr?mar)提出了全補償式直流電流互感器，采用鐵磁材料將互感器屏蔽，并采用磁放大器自動加以控制補償繞組的電流，克萊麥爾提出的全補償型直流電流互感器實質上是直流比較儀的雛形，直流比較儀是一種十分有效的測量直流大電流的手段，精度可高達10—5級。國內從事直流電流互感器研究的機構以華中科技大學電氣學院代表，任士焱教授領導的直流大電流實驗室制作了用于在線校驗和測量的320kA高精度磁調制型直流電流比較儀，其性能達到了國際領先水平?？傮w而言，直流電流互感器的傳感原理簡單可靠，與基于變壓器原理的交流電流互感器一樣，其傳感系數(shù)僅僅與原副邊的匝數(shù)有關，長期可靠性和溫度穩(wěn)定性均有保障，因此,直流電流互感器是檢測直流大電流的一種有效手段，其缺點主要體現(xiàn)在體積較大、價格較高、需要外界電源的支持等方面。4、空芯線圈空芯線圈通常被稱為Rogowski線圈,因為它是由俄國科學家Rogowski在1912年發(fā)明的?？招揪€圈往往采用將漆包線均勻的繞制在環(huán)形骨架上制成，骨架采用塑料或者陶瓷等非鐵磁材料，骨架的相對磁導率與空氣中的相對磁導率相同，這便是空芯線圈有別于帶鐵芯的交流電流互感器的一個顯著特征?？招揪€圈的典型結構如下圖所示，圓柱形載流導線穿過空芯線圈的中心，兩者的中心軸重合，空芯線圈上的漆包線繞組均勻分布，且每匝線圈所在的平面穿過線圈的中心軸。理想的空芯線圈對電流的測量依賴于一個穩(wěn)定可靠的互感系數(shù)，將測得的感應電勢進行積分處理并結合該空芯線圈的互感系數(shù)進行計算，即可得到被測電流的大小，積分環(huán)節(jié)可以采用模擬積分器或者數(shù)字積分器，所以，通常而言，空芯線圈是一種有源式電流檢測方法，但是，采用空芯線圈測量高頻電流時采用無源模擬積分器也是一種簡單有效的方式。將空芯線圈的二次繞線均勻的布置，是將N匝線圈構成一個近似于線積分的效果,而不是簡單的多匝線圈的直接累加，當繞線無限密集均勻時,從數(shù)學上可以證明，理想空芯線圈的互感系數(shù)非常穩(wěn)定，感應電勢的大小不會因為載流母線形狀的改變而發(fā)生改變，感應電勢也不會因為空芯線圈與載流母線的相對位置的改變而發(fā)生變化，更為重要的是,當有電流從空芯線圈的窗外穿過時，無限密集的二次繞線上的感應電勢相互抵消，最終感應到的感應電勢與外界的干擾電流（或磁場）無關,從而保證了空芯線圈測量窗內電流的準確性和可靠性.空芯線圈和基于變壓器原理的交流電流互感器一樣，只能用來實現(xiàn)對交流電流的檢測，但是它們的傳感原理完全不同：交流電流互感器的二次輸出信號為電流，擁有一定的承擔負載的能力，其大小正比于被測電流的大小,其二次回路不能夠開路工作;空芯線圈的輸出信號為弱電壓信號，基本沒有承擔負載的能力，其大小正比于被測電流對時間的變化，其二次輸出一般處于開路工作狀態(tài).空芯線圈不含有鐵芯，骨架中的磁感應強度與被測電流可始終保持線性關系，所以空芯線圈不存在磁飽和問題，而且，一定頻率下,空芯線圈的輸出電壓信號隨被測電流的增加而增加,對感應電勢的處理和檢測更為容易，所以，空芯線圈在大電流或高頻率電流測量中有著先天的優(yōu)勢?？招揪€圈在交流電流的測量中擁有體積小、重量輕和價格低等優(yōu)點，在電力系統(tǒng)暫態(tài)電流測量和工業(yè)脈沖大電流測量中有比較成熟和普遍的應用,但是測量精度不高、難以大批量生產、不適合用于小電流測量等缺點在一定程度上阻礙了空芯線圈的大面積推廣。5、霍爾電流傳感器霍爾電流傳感器是一種常用的電流測量裝置，它采用霍爾元件作為傳感單元，通過被測電流產生的磁場的大小來實現(xiàn)對電流的測量.霍爾元件又被稱作霍爾片，因為它是一種半導體薄片，作為一種技術成熟且應用廣泛的磁場檢測元件，霍爾元件是根據(jù)載流半導體在磁場中產生的霍爾電勢為基礎的，圖1。4所示為霍爾元件的基本傳感原理，是德國物理學家霍爾1879年研究載流導體在磁場中受力的性質時發(fā)現(xiàn)的.半導體薄片的橫向方向通過電流Ic，在垂直于薄片的磁場B作用下，載流子由于受到洛侖茲（Lorentz)力的作用，在縱向上發(fā)生偏轉,在薄片的上下兩端不斷積累，其中一邊累積正電荷，另一邊累積負電荷，正負電荷之間的電場被稱作霍爾電場，它們之間的電勢差被稱作霍爾電勢，霍爾電勢與電流Ic和磁感應強度B成正比?；魻栐且环N半導體器件，其溫度穩(wěn)定性和長期可靠性是阻礙霍爾電流傳感器應用在高可靠性和高精度測量場合的主要因素之一，但是，隨著半導體技術的高度集成化，霍爾元件的線性度和穩(wěn)定性大幅度提高（具體情況在后文中具體闡述），霍爾電流傳感器的應用領域進一步拓寬。從傳感原理上可將霍爾電流傳感器分為開環(huán)型霍爾電流傳感器和閉環(huán)型霍爾電流傳感器.開環(huán)型霍爾電流傳感器以鐵磁材料作為導磁體，而將霍爾元件放置在導磁體的氣隙中，很明顯,鐵磁部分磁阻遠遠小于氣隙的磁阻，在一定范圍內,氣隙中的磁感應強度與被測電流保持穩(wěn)定的線性關系,測量多個氣隙內的磁感應強度,結合氣隙鐵芯的傳感系數(shù)即可獲得被測電流的大小。采用鐵磁材料聚磁的主要作用有二：起到聚磁的作用，增強被測電流產生的磁感應強度；消除外界電流或磁場對開環(huán)型電流傳感器的影響，分段開氣隙的鐵磁材料可有效屏蔽外界磁場，從而使得傳感器的總霍爾電勢對外界磁場或電流的感應為零。開環(huán)型霍爾電流傳感器往往精度不高，一般可達10—2級，被測電流與互感器額定電流相比較小時,測量誤差會急劇增加，其主要原因是:由于鐵磁材料存在磁滯和損耗，當被測電流在較大范圍內變化時，氣隙中的磁感應強度與電流之間的線性關系會發(fā)生一定變化，特別是較小電流時，這種偏差尤為明顯。閉環(huán)型霍爾電流傳感器沿用了比較儀的零磁通原理，在開環(huán)型霍爾電流傳感器的基礎上進行了一系列改進，首先是在帶氣隙的鐵磁材料上均勻布置一個平衡繞組,其次霍爾元件不再用以直接檢測電流的大小,而作為一個剩余磁通檢測單元,霍爾元件的輸出霍爾電勢控制驅動一定大小的電流通過平衡繞組。穩(wěn)態(tài)下，平衡繞組與被測電流保持良好的線性關系，比例系數(shù)為平衡繞組的繞線匝數(shù)與被測電流繞線匝數(shù)的比值，通過檢測平衡繞組中的電流大小即可得到被測電流的大小.閉環(huán)型電流傳感器穩(wěn)定可靠，精度可高達10—3級甚至更高，但是，平衡電路的驅動能力有限,制作大電流閉環(huán)霍爾電流傳感器是比較困難且十分昂貴的?；魻栯娏鱾鞲衅魇且环N典型的有源型電流檢測方法，適用于從直流到中頻段的任意波形電流的測量，在現(xiàn)在的工業(yè)現(xiàn)場，霍爾電流傳感器是數(shù)百安培以內電流檢測的首選產品.開環(huán)型霍爾電流傳感器簡單，閉環(huán)型霍爾電流傳感器精度較高，但是它們都帶有鐵芯，動態(tài)范圍有限，且應用在大電流測量的場合存在體積大、重量重的缺點，所以，霍爾電流傳感器的發(fā)展方向是在保證甚至提高穩(wěn)定性和精度的基礎上減小其體積、重量和造價。6、磁通門電流傳感器1933年，世界上出現(xiàn)了第一臺磁通門磁力儀，從此,磁通門作為一種簡單實用的弱磁場測量儀器受到了人們普遍的關注，1956年我國從原蘇聯(lián)引入的磁通門航空磁力儀，靈敏度高達5nT,近年來，我國自行研制在南極站上使用的CTM2302型磁通門磁力儀分辨率可達1nT以內。磁通門能夠準確的檢測磁場，自然能夠實現(xiàn)電流測量，但是由于磁通門能夠檢測的最大磁場不過數(shù)十高斯，所以磁通門在電流測量中對象僅僅限于微弱電流。下圖是采用磁通門測量毫安級電流的典型應用，傳感器主要由軟磁材料坡莫合金（或者納米晶等其他高初始磁導率軟磁材料）鐵芯、兩個激勵繞組和兩個檢測繞組組成.兩個激勵繞組均勻對稱的繞在鐵芯上且反向串聯(lián)，匝數(shù)亦相等的檢測繞組均勻對稱的繞制在激勵繞組上且方向一致，激勵繞組中通以一定頻率和幅值的交流電流而在鐵芯中產生相應的交變磁場,檢測繞組獲取的感應電勢與被測電流存在一定的線性關系。當圓環(huán)鐵芯中無電流通過時,由于兩激勵繞組匝數(shù)相等且反向串接,鐵芯中產生的兩交變磁場的大小相等，方向相反，此時檢測繞組上的輸出電勢為零.當圓環(huán)鐵芯中有電流I0通過時，由I0產生的直流磁場H0疊加在上述兩交變磁場Hc之上,由于激勵繞組反向串接,一個激勵繞組的勵磁作用加強，磁場強度為（Hc+H0)，另一個激勵繞組的勵磁作用減弱，磁場強度為(Hc-H0)。由于鐵芯中磁感應強度B可近似于描述成磁場強度H的一次函數(shù)和三次函數(shù)之和,而檢測繞組上的感應電壓正比于磁感應強度對時間的變化,經過系列推導，可以得到以下結論:檢測繞組的感應電勢的幅值與被測電流產生的磁場強度H0和激勵電流的頻率成正比，比例系數(shù)與激勵電流、鐵芯物理尺寸和繞線匝數(shù)有關。為了提高精度,往往對感應電勢進行二次諧波分量（相對于激勵電流的頻率)進行提取分析,為了提高磁通門的靈敏度，提高激勵電流的頻率和增大鐵芯的截面積是簡單而行之有效的方法.磁通門在弱磁場和小電流領域有較大的應用前景，近年來有相關的采用PCB技術實現(xiàn)微型磁通門批量生產和應用的報道。磁通門能夠實現(xiàn)準確測量的前提是：待檢測的磁場強度H0與激勵磁場強度Hc相比很小甚至可近似忽略.因此，磁通門僅適用于近似于直流的穩(wěn)恒微弱電流測量，且只有在有限的動態(tài)范圍內才能保證接近于1×10-2級的精度.7、光學電流傳感器光學電流傳感器可以采用多種物理效應,如:法拉第（Faraday)磁光效應、磁致伸縮效應等，其中研究最為充分、最具有實用化前景的是基于法拉第磁光效應的光學電流傳感器。當線偏振光在與其傳播方向平行的外界磁場的作用下通過磁光介質時，其偏振面將發(fā)生偏轉，偏轉角θ可以表示為：（1-7)其中，μ為法拉第磁光材料的磁導率；V為磁光材料的Verdet常數(shù)，它與介質的特性、光源波長、外界溫度等有關；H為作用于磁光材料的磁場強度；L為通過磁光材料的偏振光的光程長度。當光路為環(huán)繞電流導體的閉合路徑時，根據(jù)安培環(huán)路定律可知：（1—8）其中，N為線偏振光圍繞電流的環(huán)路數(shù)，i為被測電流。通過測量偏轉角θ的大小,即可得到被測電流的大小，這就是基于法拉第磁光效應的光學電流傳感器的基本原理。按傳感頭的結構不同，光學電流傳感器可以分為全光纖式光學電流傳感器、塊狀光學電流傳感器、集磁環(huán)式光學電流傳感器.全光纖光學電流傳感器是將傳感光纖纏繞在通電導體周圍，利用光纖的偏振特性，通過測量光纖中偏振光的旋轉角來間接測量電流；塊狀光學電流傳感器的光學傳感部分采用磁光玻璃作為傳感材料，通過特殊的光學加工使得偏振光在磁光材料中圍繞通電導體旋轉一周或多周；在磁環(huán)上開一缺口,將磁光材料置于磁環(huán)的缺口中,被測線路置于磁環(huán)的中央，通過測量磁環(huán)缺口中的磁場來間接測量線路中的電流，這種結構被稱為集磁環(huán)式光學電流傳感器（也被稱為點式光學電流傳感器）.全光纖式光學電流傳感器和塊狀光學電流傳感器采用閉合光路結構，傳感系數(shù)如式(1-8）所示；磁環(huán)式光學電流傳感器采用非閉合光路,模型如式（1-7）所述。光學電流傳感器有著非常突出的優(yōu)點：絕緣造價低,重量輕,體積小，易于和數(shù)字儀表接口,抗電磁干擾能力強，不存在暫態(tài)磁飽和現(xiàn)象，具有寬廣的動態(tài)測量范圍和頻率響應范圍。但是，從1963年美國制造出第一臺光電流傳感器“Tracer”到現(xiàn)在，光學電流互感器走過了一段非常曲折的歷史，上世紀80年代是光學電流傳感器最受關注的時期，但這一時期的光學電流互感器精度低、穩(wěn)定性差，最終導致了光學電流互感器研究熱潮在上世紀90年代的迅速消退，其主要原因是：全光纖式光學電流傳感器傳光和傳感部分都采用光纖,其面臨的線性雙折射和長期運行穩(wěn)定性問題比較嚴重；塊狀光學電流傳感器要通過全反射構成閉合光路,電矢量相互垂直的兩個分量之間產生相位差，存在相位補償問題，而且多處采用光學膠粘合帶來運行穩(wěn)定性問題；集磁環(huán)式光學電流傳感器光路短,受雙折射影響小，但受鐵芯材料的非線性影響較大。我國的清華大學、華中科技大學、哈爾濱工業(yè)大學和西安交通大學等多家科研院所對傳感器光學電流進行了長達20多年的研究，但測量精度有限（一般為5×10—3級）、穩(wěn)定性差、實用化困難。本世紀以來，光學電流互感器的研究呈現(xiàn)全球化、多類型、多用途的發(fā)展趨勢，特別是數(shù)字化變電站規(guī)約IEC-61850的出臺，為電子式互感器創(chuàng)造了美好的前景，光學電流傳感器作為最理想的電流檢測方案迎來了又一次的研究熱潮。其他電流傳感器電流和磁場有著非常密切的聯(lián)系，通過測量磁場來獲知電流的大小有效而可行，所以，所有與磁效應有關的物理方法都可以作為磁場和電流測量的傳感方案.在上述的電流傳感器中，霍爾電流傳感器采用的是霍爾元件的磁阻效應,空芯線圈利用的是電磁感應效應，基于法拉第效應的電流傳感器利用了磁光效應，這些都是比較常見且技術相對成熟的磁場（或電流）檢測方法，此外,還有一些磁場檢測手段在科學研究中也得到了一定的實踐和發(fā)展,下面列舉了幾種典型的磁場測量原理和方法，同樣可能在電流檢測領域得到應用。核磁共振.核磁共振是基于測量原子核核磁矩在磁場作進動的進動頻率,而對于某一物質的原子核的旋磁