一文看懂罗氏线圈工作原理 积分器工作原理

　　罗氏线圈是一个均匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈。输出信号是对时间的微分。通过一个对输出的电压信号进行积分的电路，就可以真实还原输入。该线圈具有可实时测量、响应速度快、不会饱和的特点，适用交流尤其是高频大测量。

　　　　罗氏线圈（Rogowski线圈）又叫测量线圈、微分内蒙古非晶合金变压器，主要用于测量交流。罗氏线圈工作原理是线圈骨架围绕被测导体，导体周围的磁场会随着导体中电http://taizhouzj.sdshsk.com/流的改变而改变，骨架上的漆包线会因此感应出电动势。根据数学推导，该电动势与导体中的导数成正比，而比例系数跟线圈匝数、骨架横截面、磁导通率等有关，将该电动势积分运算后可还原导体中的。一个完整的罗氏线圈测量系统应该包括一个线圈和一个积分器，下面我们通过对线圈及积分器的介绍，让大家对罗氏线圈工作原理有一个详尽的了解。

　　图示：罗氏线圈探头基本结构原理示意图

　　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。其设计基本原理如上图所示：

　　罗氏线圈测量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和自感系数L分别为：

　　M=μ0Nhln（b/a）/2π

　　L=μ0N^2hln（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，μ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。

　　若想准确将罗氏线圈的线圈感应电动势输出还原为测量的交流i，还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。积分器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。放大积分电路原理图如下所示：

　　图示：放大积分电路原理示意图