设计罗氏线圈
传统罗氏线圈传感器的制作
罗氏线圈传感器由罗氏线圈和对其输出电压进行处理的放大积分电路组成。
1 罗氏线圈设计
罗氏线圈是一种空心环形的线圈，有柔性和硬性两种，可以直接套在
被测量的导体上来测量交流电流。其设计基本原理如图：
图2 罗氏线圈结构图
罗氏线圈测量电流的理论依据是法拉第电磁感应定律和安培环路定律, 当被
测电流沿轴线通过罗氏线圈中心时, 在环形绕组所包围的体积内产生相应变化的磁场，强度为H , 由安培环路定律得:
∮H·dl=I(t)
由B=μH，e （t ）=dΦ/dt，Ф=N∫B·dS，e （t ）=M·di ／dt ，得： 其截面为矩形时，互感系数M
M=μ0Nhln(b/a)/2π 上式中，H 为线圈内部的磁场强度，B 为线圈内部的磁感应强度，μ0为真空
磁导率，N 为线圈匝数，e （t ）为线圈两端的感应电压，a, b分别为线圈横截面的内外径, h 为截面高度。
由此可见，线圈一定时，M 为定值，线圈的输出电压与di ／dt 成正比。
2 放大积分电路设计原理
若想准确还原测量的交流电流i , 必须加一个反相积分电路。因罗氏线圈感
应出的电压很小, 为了放大该感应电压，须在积分器前面加一放大电路。积分是一个非常重要的环节, 被还原的信号非常小, 为方便测量, 先将信号放大再积分, 这样一方面可以增大还原信号, 另一方面, 电容的存在可以过滤掉不必要的干扰
[8]。
基本放大积分电路设计如图3：
图3 基本放大积分电路设计
通过对罗氏线圈感应电压的放大和积分处理，可还原出所测量的交流电流。 比例放大器的放大倍数K=--R 2, 积分放大器的积分时间常数τ=R 3C 。 R 1
3，综合设计 KM I 。取a=60mm，b=30mm，h=20mm，N=1500，则可算得M=4.2uh。有U o (t ) = τ
取R1=5k，R2=500K,R3=20K,C=1mF。综上可得U o (t ) =21*10-7I
当I=50KA时，U o =105MV