電流探頭的主要功能在于測量導線內電流的大小,將其轉化為電壓信號,并借助示波器等測量儀器進行分析及顯示。
探頭的設計原理基于法拉第電磁感應定律,其核心組件為一磁環,負責測量導線中存在的干擾電流信號。實質上,電流探頭可視為匝數為1的變壓器,可測量導線內通過的電流。依據測量范圍的不同,可細分為AC/DC電流探頭與AC電流探頭兩大類別。AC/DC電流探頭可對直流與交流電流進行測量,AC電流探頭則只能測量交流電流。當電流通過導線時,其周圍會形成一電磁通量場。電流探頭憑借對該磁場的感測并其轉換為相應的電壓,使其以電流波形在示波器上展顯和觀察。因此,電流探頭在馬達驅動器、開關電源、磁盤驅動器、電子鎮流器、反向換流器及航空電子等眾多領域廣泛應用。
電流探頭在直流與低頻交流電流的測量中,主要通過霍爾電流傳感器與感應線圈實現。當電流鉗閉合,環繞通電導體時,將生成一磁場。磁場使德霍爾電流傳感器內部的電子發生偏轉,從而在傳感器的輸出端形成電動勢。電流探頭利用此電動勢生成一反向(補償)電流,并導向探頭的線圈,以防止飽和現象的發生,并確保對實際電流值的準確測量。此方法使得電流探頭能夠非常線性地測量包括交直流混合在內的大電流。
綜上所述,電流探頭憑借其獨到的設計與工作原理,已成為電子與電氣工程師的強大工具之一,用于電路中電流信號的精確測量與分析,為各類電子設備的設計、開發以及故障排查工作提供了支持。