不同類(lèi)型的探頭對(duì)應(yīng)用的環(huán)境存在著不同。挑選合適的探頭是進(jìn)行測(cè)量的關(guān)鍵一步。起初應(yīng)要了解應(yīng)要測(cè)量的信號(hào)。電信號(hào)根本意義上就是測(cè)量電壓或電流，頻率高或低、振幅多少、測(cè)量對(duì)象的輸出電阻高或低、差分能否經(jīng)過(guò)絕緣來(lái)完成測(cè)量等。
了解完測(cè)量對(duì)象，接著便能從種類(lèi)豐富的探頭中挑選到合適的。市場(chǎng)上有相應(yīng)測(cè)量高電壓、高速信號(hào)亦或是應(yīng)用于各類(lèi)場(chǎng)景的豐富的探頭類(lèi)型。
電壓探頭的優(yōu)勢(shì)是能夠進(jìn)行非接觸式測(cè)量，因此不會(huì)對(duì)測(cè)量對(duì)象造成過(guò)大的影響。我們一起來(lái)看看怎樣挑選合適的電壓探頭：
01、選擇電壓探頭時(shí)需要確認(rèn)的4種規(guī)格：
頻率范圍
根據(jù)可測(cè)量的頻率決定
輸入電壓范圍
可觀測(cè)信號(hào)的大電壓＋富余量(電涌等)
輸入電阻
面對(duì)測(cè)量對(duì)象產(chǎn)生的直流電負(fù)載
輸入電容
對(duì)測(cè)量對(duì)象產(chǎn)生的交流(高頻)電負(fù)載
可按照上述規(guī)格來(lái)挑選適用的探頭。輸入電阻過(guò)低會(huì)形成直流負(fù)載，進(jìn)而影響到電路的偏壓。輸入電容過(guò)大將影響高速信號(hào)的上升等。
【主要用途】
02、有源探頭
在有源探頭的探頭內(nèi)部前端安裝有半導(dǎo)體元件。無(wú)源探頭：信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)米長(zhǎng)的電纜之后輸入到示波器的半導(dǎo)體元件中。
有源探頭：信號(hào)衰減后，能夠直接輸入到探頭內(nèi)部前端的半導(dǎo)體元件。此半導(dǎo)體元件可緩沖大容量電纜電容，所以在極大程度內(nèi)減小輸入電容，減小對(duì)上述測(cè)量對(duì)象造成的影響。有源探頭能夠抑制探頭的負(fù)載效應(yīng)對(duì)測(cè)量對(duì)象造成的影響，十分適用于在高電阻、高頻率的環(huán)境下進(jìn)行測(cè)量。
如下圖展示的是差分探頭的結(jié)構(gòu)：
●去掉共模電壓，便能抽取出差分信號(hào)，應(yīng)用在CAN、LVDS、高速串行通信等差分信號(hào)測(cè)量；
●把示波器與測(cè)量對(duì)象的GND分離，可應(yīng)用在配電電源電路等浮動(dòng)電路或電路GND電阻較高的情況下。
03、電流探頭和電流測(cè)量方法
現(xiàn)在簡(jiǎn)單介紹一下應(yīng)用范圍廣的電流檢測(cè)方式。
電流探頭檢測(cè)時(shí)應(yīng)要測(cè)量的電流四周的磁場(chǎng)，因此能夠進(jìn)行非接觸式測(cè)量，這樣操作可以減弱對(duì)測(cè)量對(duì)象產(chǎn)生的影響。
【測(cè)量?jī)x所采用的電流測(cè)量方法】
【采用分流電阻的電流測(cè)量方式】
使用該類(lèi)測(cè)量方法，應(yīng)要切斷有電流流過(guò)的線路，采用分流電阻形成旁路。有時(shí)也會(huì)使用另一類(lèi)方法：切斷被測(cè)量導(dǎo)體，插入低值電阻(分流電阻)測(cè)量電阻兩端電壓。采用該方法時(shí)應(yīng)要注意的是，因?yàn)榉至麟娮栊纬傻碾妷簳?huì)對(duì)測(cè)量對(duì)象的工作狀態(tài)產(chǎn)生影響，在電阻十分低的狀態(tài)下易受到寄生電感元件與寄生電容的影響，輸出電壓帶有頻率特性。除此外還應(yīng)借助差分與浮空完成檢測(cè)。
但是在可忽略寄生電感元件與寄生電容影響的低頻率下，此方法為測(cè)量精度高的方法。
【采用電流互感器的電流測(cè)量方式】
在磁芯上纏繞線圈制成CT結(jié)構(gòu)感應(yīng)器，其構(gòu)造簡(jiǎn)單制作成本低廉，可其檢測(cè)的是磁場(chǎng)，所以在原理上是沒(méi)有辦法檢測(cè)直流電的。
●CT感應(yīng)器的工作原理如下：
因?yàn)楸粶y(cè)量的導(dǎo)體內(nèi)有電流，所以磁芯內(nèi)形成了磁通量(φ)，為了清除該磁通量，在2級(jí)線圈上產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，電流流經(jīng)分流電阻。此電流產(chǎn)生的磁通量(φ)與被測(cè)電流產(chǎn)生的磁通量大小一致(φ=φ’)。
除此外，被測(cè)電流Ip與2級(jí)線圈(線圈數(shù)：n)的電流Is之間存在Is=Ip/n的關(guān)系。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生與磁通量的變化大小成比例，因此沒(méi)有辦法檢測(cè)磁通量無(wú)變化的直流電。
而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與單位時(shí)間的磁通量變化成比例，進(jìn)而變化速度越慢感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越小，不便進(jìn)行檢測(cè)。
●電流互感器使用注意事項(xiàng)：
因?yàn)镃T感應(yīng)器的原理是在鐵芯等磁芯中纏繞線圈，使其發(fā)揮出電感元件的功能。但在電感元件上添加直流磁場(chǎng)后便可減弱磁芯的透磁率，因此電感元件會(huì)衰減。假設(shè)增大直流磁場(chǎng)使其達(dá)到一定數(shù)值，磁芯將飽和，就沒(méi)有辦法發(fā)揮電感元件的功能。這一特性便是常說(shuō)的直流重疊特性。
電流探頭的基本結(jié)構(gòu)和在磁芯上纏繞線圈的電感元件的結(jié)構(gòu)一樣，進(jìn)而會(huì)出現(xiàn)相同的現(xiàn)象。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是，在有直流電的狀態(tài)下，電流探頭的特性會(huì)發(fā)生變化，直流電流達(dá)到一定大小后電流探頭便會(huì)失靈，沒(méi)有辦法輸出波形。
●使用零磁通門(mén)傳感器檢測(cè)直流電流
CT感應(yīng)器不會(huì)對(duì)直流或是低頻電流產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，因此直流以及低頻電流產(chǎn)生的磁通量會(huì)殘留在磁芯內(nèi)。假設(shè)在磁芯縫隙內(nèi)安裝的霍爾效應(yīng)元件，其會(huì)檢測(cè)出該磁通量，同時(shí)將負(fù)反饋電流送入線圈以抵消該磁通量。此檢測(cè)方法被稱(chēng)為零磁通門(mén)方法。
該方法能夠有效減少磁芯內(nèi)部的非線性影響，因此可進(jìn)行高精度的測(cè)量。此外，還可以避免CT方法中的直流重疊特性。
如下圖所示的原理，霍爾效應(yīng)元件可從沒(méi)辦法采用CT動(dòng)作檢測(cè)的直流電中檢測(cè)出低頻率磁通量(ΦーΦ')；通過(guò)AMP，在磁通量相互抵消的方向上釋放電流，消除磁芯內(nèi)的磁通量；分流電阻中的電流為CT動(dòng)作與AMP動(dòng)作(霍爾效應(yīng)元件檢測(cè)值)相加的結(jié)果。
小總結(jié)：
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