电压传感器的工作原理

电压传感器是一种将被测电量参数转换成直流电流、直流电压并隔离输出模拟信号或数字信号的装置。电压电流传感器用于测量电网中波形畸变较严重的电压或电流信号，也可以测量方波，三角波等非正弦波形。那么电压传感器的工作原理是什么呢？

电压传感器是一种能感知被测电压（型号不同），一定时间内（材质，使用方法）将获得的电压转换成直流电流、直流电压并隔离输出模拟信号或数字信号的传感器。主要用于用于测量电网中波形畸变较严重的电压或电流信号，也可以测量方波，三角波等非正弦波形。同传统的互感器和分流器相比，电压传感器精度高，响应快，线性好，频带宽，过载强和不损失测量能量等优点，已广泛应用于电力、电子、逆变装置、开关电源、交流变频调速等诸多领域。

当原边经过电压传感器时，原边电流IP会产生磁力线，原边磁力线集中在磁芯周围，内置在磁芯气隙中的霍尔电极可产生和原边磁力线成正比的大小仅几毫伏的电压，电子电路可把这个微小的信号转变成副边电流IS，电压传感器的输出信号是副边电流IS，它与输入信号（原边电流IP）成正比，IS一般很小，只有100~400mA。如果输出电流经过测量电阻RM，则可以得到一个与原边电流成正比的大小为几伏的输出电压信号。

原边电压通过外置或内置电阻，将电流限制在10mA，此电流经过多匝绕组之后，经过聚磁材料将原边电流产生的磁场被气隙中的霍尔元件检测到，并感应出相应电动势，该电动势经过电路调整后反馈给补偿线圈进而补偿，该补偿线圈产生的磁通与原边电流（被测电压通过限流电阻产生）产生的磁通大小相等，方向相反，从而在磁芯中保持磁通为零。

霍尔原理：霍尔电压传感器是一种利用霍尔效应，将原边电压通过外置或内置电阻，将电流限制在10mA，此电流经过多匝绕组之后，经过聚磁材料将原边电流产生的磁场被气隙中的霍尔元件检测到，并感应出相应电动势，该电动势经过电路调整后反馈给补偿线圈进而补偿，该补偿线圈产生的磁通与原边电流（被测电压通过限流电阻产生）产生的磁通大小相等，方向相反，从而在磁芯中保持磁通为零。实际上霍尔电压传感器利用的是和磁平衡闭环霍尔电流传感器一样的技术，即零磁通霍尔电流传感器。

它是一种特殊的原边多匝的霍尔闭环传感器，使输出信号与被测量电压成比例关系，传感器的原理图如上图所示。霍尔电压传感器主要包括初级线圈、磁环、次级线圈、放大电路及与初级线圈串联的限流电阻R。抛开限流电阻R，剩余部分相当于一个闭环霍尔电流传感器。相对电磁式电压互感器而言，具有体积小、重量轻、宽频带、交直流两用等优点，在工业测控领域得到了广泛应用。

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( 发表人：李建兵 )