不同類型的探頭對應(yīng)用的環(huán)境存在著不同。挑選合適的探頭是進行測量的關(guān)鍵一步。起初應(yīng)要了解應(yīng)要測量的信號。電信號根本意義上就是測量電壓或電流，頻率高或低、振幅多少、測量對象的輸出電阻高或低、差分能否經(jīng)過絕緣來完成測量等。
了解完測量對象，接著便能從種類豐富的探頭中挑選到合適的。市場上有相應(yīng)測量高電壓、高速信號亦或是應(yīng)用于各類場景的豐富的探頭類型。
電壓探頭的優(yōu)勢是能夠進行非接觸式測量，因此不會對測量對象造成過大的影響。我們一起來看看怎樣挑選合適的電壓探頭：
01、選擇電壓探頭時需要確認(rèn)的4種規(guī)格：
頻率范圍
根據(jù)可測量的頻率決定
輸入電壓范圍
可觀測信號的大電壓＋富余量(電涌等)
輸入電阻
面對測量對象產(chǎn)生的直流電負(fù)載
輸入電容
對測量對象產(chǎn)生的交流(高頻)電負(fù)載
可按照上述規(guī)格來挑選適用的探頭。輸入電阻過低會形成直流負(fù)載，進而影響到電路的偏壓。輸入電容過大將影響高速信號的上升等。
【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。無源探頭：信號經(jīng)過數(shù)米長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，減小對上述測量對象造成的影響。有源探頭能夠抑制探頭的負(fù)載效應(yīng)對測量對象造成的影響，十分適用于在高電阻、高頻率的環(huán)境下進行測量。
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，應(yīng)用在CAN、LVDS、高速串行通信等差分信號測量；
●把示波器與測量對象的GND分離，可應(yīng)用在配電電源電路等浮動電路或電路GND電阻較高的情況下。
03、電流探頭和電流測量方法
現(xiàn)在簡單介紹一下應(yīng)用范圍廣的電流檢測方式。
電流探頭檢測時應(yīng)要測量的電流四周的磁場，因此能夠進行非接觸式測量，這樣操作可以減弱對測量對象產(chǎn)生的影響。
【測量儀所采用的電流測量方法】
【采用分流電阻的電流測量方式】
使用該類測量方法，應(yīng)要切斷有電流流過的線路，采用分流電阻形成旁路。有時也會使用另一類方法：切斷被測量導(dǎo)體，插入低值電阻(分流電阻)測量電阻兩端電壓。采用該方法時應(yīng)要注意的是，因為分流電阻形成的電壓會對測量對象的工作狀態(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。
但是在可忽略寄生電感元件與寄生電容影響的低頻率下，此方法為測量精度高的方法。
【采用電流互感器的電流測量方式】
在磁芯上纏繞線圈制成CT結(jié)構(gòu)感應(yīng)器，其構(gòu)造簡單制作成本低廉，可其檢測的是磁場，所以在原理上是沒有辦法檢測直流電的。
●CT感應(yīng)器的工作原理如下：
因為被測量的導(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級線圈上產(chǎn)生電動勢，電流流經(jīng)分流電阻。此電流產(chǎn)生的磁通量(φ)與被測電流產(chǎn)生的磁通量大小一致(φ=φ’)。
除此外，被測電流Ip與2級線圈(線圈數(shù)：n)的電流Is之間存在Is=Ip/n的關(guān)系。感應(yīng)電動勢的產(chǎn)生與磁通量的變化大小成比例，因此沒有辦法檢測磁通量無變化的直流電。
而感應(yīng)電動勢與單位時間的磁通量變化成比例，進而變化速度越慢感應(yīng)電動勢越小，不便進行檢測。
●電流互感器使用注意事項：
因為CT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后便可減弱磁芯的透磁率，因此電感元件會衰減。假設(shè)增大直流磁場使其達(dá)到一定數(shù)值，磁芯將飽和，就沒有辦法發(fā)揮電感元件的功能。這一特性便是常說的直流重疊特性。
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，進而會出現(xiàn)相同的現(xiàn)象。簡單來說就是，在有直流電的狀態(tài)下，電流探頭的特性會發(fā)生變化，直流電流達(dá)到一定大小后電流探頭便會失靈，沒有辦法輸出波形。
●使用零磁通門傳感器檢測直流電流
CT感應(yīng)器不會對直流或是低頻電流產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，因此直流以及低頻電流產(chǎn)生的磁通量會殘留在磁芯內(nèi)。假設(shè)在磁芯縫隙內(nèi)安裝的霍爾效應(yīng)元件，其會檢測出該磁通量，同時將負(fù)反饋電流送入線圈以抵消該磁通量。此檢測方法被稱為零磁通門方法。
該方法能夠有效減少磁芯內(nèi)部的非線性影響，因此可進行高精度的測量。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)元件可從沒辦法采用CT動作檢測的直流電中檢測出低頻率磁通量(ΦーΦ')；通過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動作與AMP動作(霍爾效應(yīng)元件檢測值)相加的結(jié)果。
小總結(jié)：
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