眾所周知，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)流行的直流電流傳感器分開(kāi)環(huán)和閉環(huán)二種形式（也就是常說(shuō)的直測(cè)式和檢零式），且二種形式的傳感器在測(cè)量方面都有其理論根據(jù)，都是依據(jù)霍爾元件在磁路氣隙中采集由電流與磁場(chǎng)成正比轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的電壓信號(hào)，在全電流定律的理論框架下設(shè)計(jì)制作。

　　SDA系列直流大電流傳感器利用霍爾直測(cè)方式檢測(cè)直流或脈動(dòng)電流。具有測(cè)量準(zhǔn)確、穩(wěn)定可靠、安裝方便、溫漂小、抗外磁能力強(qiáng)、過(guò)載能力強(qiáng)等特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于有色金屬冶煉、電解、電鍍、氯堿、碳素、整流等大電流應(yīng)用領(lǐng)域。其工作原理是：導(dǎo)電母線穿過(guò)傳感器鐵芯，被測(cè)母線電流I在鐵芯中產(chǎn)生與其成比例的磁場(chǎng)B，安裝在鐵芯氣隙中的霍爾元件檢測(cè)磁場(chǎng)B，輸出與磁場(chǎng)B成正比的霍爾電壓，將各霍爾元件輸出的霍爾電壓求和放大即為傳感器的輸出電壓V，V的量值反映了被測(cè)母線電流I的量值。

　　我公司的產(chǎn)品是在ISO9001-2000質(zhì)量管理體系下嚴(yán)格按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織生產(chǎn)的，依靠一支強(qiáng)勁的、經(jīng)驗(yàn)豐富的科技研發(fā)隊(duì)伍作后盾，運(yùn)用新技術(shù)，新材料，新工藝等手段，從而保證了我公司的產(chǎn)品在性能及各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)上，與時(shí)俱進(jìn)地始終保持在時(shí)代的前沿。

　　我公司的直流大電流傳感器是在全電流定律∫LHdL=I的基礎(chǔ)上研制的，全電流定律的是：磁場(chǎng)強(qiáng)度的閉合線積分只與閉合積分路徑相交鏈的電流（被測(cè)電流I）有關(guān)，它與電流的位置及與不交鏈電流（所產(chǎn)生的雜散磁場(chǎng)）無(wú)關(guān)，當(dāng)穿過(guò)傳感器窗口的電流為零時(shí)，不管相鄰導(dǎo)排有無(wú)電流（相對(duì)外磁），傳感器的輸出必須為零。我們知道被測(cè)電流I在鐵心中產(chǎn)生磁通Φ，用帶氣隙的均勻無(wú)分支磁路來(lái)完成待測(cè)電流I轉(zhuǎn)換成為氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度，根據(jù)磁場(chǎng)強(qiáng)度的環(huán)路定律H1d+H2d+……H2Nd+∫LHid1=I和霍爾元件的輸出電壓UH=KHIHB與靈敏度，控制電流和磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系，將傳感器設(shè)計(jì)成一定鐵心面積和一定氣隙長(zhǎng)度，在磁路中按照中心對(duì)稱及軸對(duì)稱的原則將每個(gè)氣隙通道里的霍爾件由磁場(chǎng)強(qiáng)度感應(yīng)出的感應(yīng)電勢(shì)相加并放大N倍。假定霍爾檢測(cè)通道及對(duì)應(yīng)的氣隙通道為2N個(gè)（設(shè)計(jì)為偶數(shù)，并在磁路中按中心及軸對(duì)稱的原則排列），每個(gè)氣隙的寬度為d,設(shè)鐵芯的總長(zhǎng)度為L(zhǎng)則有：

　　H1d+H2d+…+H2Nd+∫LHid1=I0 其中，Hi（i=1,2,…，2N）為氣隙通道中的磁場(chǎng)強(qiáng)度，H1為鐵芯中l(wèi)處的強(qiáng)度，I0為現(xiàn)場(chǎng)母排中的電流。對(duì)于氣隙中，有Hi=Bi/μ0,而由中值定理，有∫LH1d1=HLL=BLL/μrμ0從而有：B1d+B2d+…+B2Nd+BLL/μr=μ0I0；在上述關(guān)系式中，根據(jù)磁介質(zhì)的邊界條件，可知BL與Bi近似相等，且L/d在裝置設(shè)計(jì)中，其值范圍通常在10～30左右，而μr的值通常在四個(gè)數(shù)量級(jí)以上因而B(niǎo)L/μr在整個(gè)和式項(xiàng)中，其值很小，從而可令BLL/μrμ0=βμ0I0 （且β《1）進(jìn)而得出：B1+B2+…+B2N=（1-β）μ0I0 /d另一方面也可以得出：BL ≈μ0I0 /2Nd β≈L/2Ndμr；在傳感器的調(diào)試中，可讓SH1I1 Sinψ1= SH2I2 Sinψ2=…=SH2NI2N Sinψ2N =K由VHi=SHiIiBiSinψ1代入（２）式有：VH1+VH2+…+VH2N=K（1-β）μ0I0 /d在電子線路中，我們將各個(gè)霍爾感應(yīng)電勢(shì)相加，并放大Q倍，作為該裝置的輸出信號(hào)V0,即有：V0=Qk（1-β）μ0I0/d該式即反映出檢測(cè)裝置輸出電壓V0與檢測(cè)電流I0的量值對(duì)應(yīng)關(guān)系。

　　由以上理論分析，影響傳感器測(cè)量的因素很大程度上取決于選用鐵心和霍爾器件。因此我們花費(fèi)了很大的精力將各種鐵磁材料進(jìn)行大量試驗(yàn)，終選用了日本日芝鐵公司生產(chǎn)的一種新型導(dǎo)磁材料，為盡可能地保證磁性材料的性能，在磁性材料成型前后對(duì)其進(jìn)行了特殊工藝結(jié)構(gòu)處理。

　　新型磁性材料的B-H曲線特性圖

　　同樣在霍爾件方面，我們也是嚴(yán)格地按照理論計(jì)算要求，做了大量地試驗(yàn)和篩選工作，終我們確定了日本尼賽拉公司生產(chǎn)的TO90A砷化鎵霍耳元件，它的優(yōu)點(diǎn)是其在恒流工作時(shí)溫度穩(wěn)定性的典型值為-300至-400PPm/℃，輸出線性好，其誤差只有0.8%,1mA1kGS的輸出電壓可達(dá)到65-170mV左右且具有很好的頻率特性，理論頻帶寬度在1M赫茲以上，只要其激勵(lì)電流不超過(guò)3.5mA ,使用壽命可達(dá)20萬(wàn)小時(shí)以上。

　　霍爾件新型補(bǔ)償工藝試驗(yàn)表 單位：mV

　　為了保證我公司生產(chǎn)的傳感器在現(xiàn)場(chǎng)使用具有高可靠性，高穩(wěn)定性和高等要求，在采用新材料的基礎(chǔ)上，將原來(lái)的工業(yè)級(jí)元器件改成現(xiàn)在的軍品級(jí)的元器件，電路板由原來(lái)的敷銅板改為現(xiàn)在的雙面鍍金板，所有原來(lái)的電連接接插件改成現(xiàn)在的緊固件連接，保證了產(chǎn)品的高可靠性能；在制造工藝上我們采用了二級(jí)自動(dòng)溫度補(bǔ)償技術(shù)，在單個(gè)霍爾元件的補(bǔ)償工藝方面進(jìn)行了大量的研究實(shí)驗(yàn)工作，針對(duì)霍爾元件的物理特性和材料特性，采用一種新型霍爾補(bǔ)償工藝，使霍爾元件的補(bǔ)償及穩(wěn)定性較以前熱敏電阻補(bǔ)償工藝有很大改善，為了防止外界溫度對(duì)傳感器的影響將電子電路部分集中在一個(gè)可自控的恒溫盒里面，避免了因某個(gè)局部受溫度系數(shù)影響而導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生偏移量的變化，從而保證了產(chǎn)品的高穩(wěn)定性能；在電路結(jié)構(gòu)上我們將原來(lái)的差動(dòng)放大電路改成現(xiàn)在的三級(jí)差動(dòng)放大電路，消除了霍爾元件的輸出電阻大于運(yùn)算放大器的輸入電阻而產(chǎn)生的誤差。

　　通過(guò)大量的理論研究和實(shí)踐探索，我公司生產(chǎn)的大電流直流計(jì)控系統(tǒng)不斷完善和優(yōu)化，在市場(chǎng)上獲得了廣泛的好評(píng)。特別是在化工行業(yè)巴陵石化公司的5萬(wàn)噸離子膜燒堿直流電源系統(tǒng)應(yīng)用中（見(jiàn)下圖）

　　我公司產(chǎn)品以其高、高可靠性及穩(wěn)定性獲得用戶青睞并一舉淘汰了哈爾瑪公司產(chǎn)品而受到了氯堿行業(yè)盛贊，極大地鼓舞了民族工業(yè)的志氣。