引言

作为一种被广泛应用于航空航天、电源监测、飞行器状态监测、变速驱动设备、焊接设备供电电源、新能源汽车电驱及蓄电池管理系统等众多领域的测量仪器，霍尔电流传感器在电流检测环节中的所处地位及实用价值日益显著。在一些小电流现场测试中我们经常会使用大量程的霍尔电流传感器，当测量结果不准确时，多数用户会考虑使用多匝穿心的方式将电流扩大至原先的几倍以提升测量结果的精确度，而当被测电流远远小于霍尔电流传感器额定电流时，则会随之增加穿心次数，但这样的操作方式真的可靠吗？

多匝穿心--开环式霍尔电流传感器

霍尔电流传感器可依据工作原理不同分为开环式霍尔电流传感器和闭环式霍尔电流传感器。图1为开环式霍尔电流传感器的原理图。开环式霍尔电流传感器由磁芯、霍尔元件和放大电路构成。操作时霍尔元件将被放置于磁芯开口气隙处，当原边导体流过电流时，导体周围将产生与电流大小成正比的磁场强度；当磁芯将磁力线集聚至气隙处时，霍尔元件将输出与气隙处磁感应强度成正比的电压信号，并经放大电路将该信号放大输出。在开环式霍尔电流传感器的磁芯中，磁通与初级绕组安匝数成正比，当匝数相同时，电流越小磁通也越小。同时磁芯的非线性特质又决定了霍尔电流传感器在输出时与被测电流的关系也是非线性的，且由于磁芯本身所具备的磁滞效应还将使相同电流对应的磁通及磁感应强度与电流的所处过程（上升过程或下降过程）有关，这种被称为升降变差的现象将使非线性区升降变差变大。因此，对于开环式霍尔电流传感器而言，当被测信号远远小于额定电流时，用户即可通过适当增加初级穿心匝数的方式，使磁芯工作在线性区，继而有效提高电流的测量精度。

多匝穿心---闭环霍尔电流传感器

如图2所示，当闭环霍尔电流传感器正常工作时，在磁芯气隙的霍尔元件处，初级绕组产生的磁通将与次级补偿绕组产生的磁通互相抵消并处于磁平衡状态，但由于磁芯中的磁通为零，因此磁芯中并不存在开环式霍尔电流传感器测量中所遇到的非线性误差比升降变差问题，且由于闭环霍尔电流传感器本身线性度较高，因此在较宽的测试范围内均可达到较高的测量精度。同时鉴于多匝穿心的主要目的是提高传感器的信噪比和匹配二次测量仪表的量程，因此相较于开环式霍尔电流传感器，在闭环霍尔电流传感器的测量中使用多匝穿心增强测量精度的必要性大大降低。那么，多匝穿心能否进一步提升测试精度呢？这就要从霍尔电流传感器的另外一个角度展开分析：

在霍尔电流传感器中初级绕组产生的磁通包括穿过磁芯的主磁通和不穿过磁芯的漏磁通，磁路中的磁通如电路中的电流、相当于电路中的电压（电动势）的磁动势（安匝数），相当于电路中电阻的磁阻，其中磁导率越大磁阻越小。如果磁芯闭合，则磁芯的磁导率间远远大于周围介质（空气）的磁导率，漏磁通也将远远小于主磁通，因此霍尔元件输出的电压将与初级绕组的安匝数成正比。

为安装霍尔元件，霍尔电流传感器的磁芯多为非闭合磁芯，同时在开口处（气隙）所安装的霍尔元件还将检测穿过磁芯的主磁通的磁感应强度。气隙介质与环境介质相同，则磁导率亦相同，当载流导体与磁芯的距离及气隙的距离为同一数量级时，漏磁不能忽视，当然上述问题也同样存在于开环式霍尔电流传感器中。

漏磁通及主磁通都与载流导体与气隙及磁芯的相对位置有关，也正因如此，霍尔电流传感器在安装规范中一般有以下要求：

1.在测试时穿心导体应充满孔径；根据霍尔电流传感器的孔径，用户可选择铜排、铜棒等。

2.穿心导体必然形成闭合回路，同时为了避免磁芯外围的电流对传感器造成影响，穿心导体应在远离传感器处进行闭合。

3.霍尔电流传感器附近不宜有强磁场，包括变压器及流过大电流导体等；在三相测试中，也应与相间传感器保持一定的距离。

总 结

根据使用开环式霍尔电流传感器及闭环霍尔电流传感器的多匝穿心利弊分析，可得出如下结论：

1.对于电磁式电流互感器测试，使用多匝穿心的方式提升精度有利无弊，可提高小电流测试精度；

2.对于开环式霍尔电流传感器而言，多匝穿心利大于弊，因此在使用该方法提升测量精度时需注意穿心方式，用户可在一定程度内提高小电流测试精度；

3.对于闭环霍尔电流传感器尤其是高精度的闭环霍尔电流传感器而言，提高测量精度不适宜采用多匝穿心方式。