超全的常用测试电流检查方法

指针式直流电流表

数值式万用表能测交直流

电流一电压转换，A/D转换，显示

钳流表非接触式，交直流精度较上面仪器要低些霍尔原理

电流探头配合示波器使用，用于观察电流波形交直流霍尔原理

-gkongi.Eom

常用的用于测量电流的仪表，显示出来的电流大小大多是有效值。

有效值也指均方根值，其物理意义：一个交流电流和一个直流电流作用在同一电阻上，若在相同的时间内它们所产生的热量相等，则交流电流的有效值I等于该直流电流值。假设

交流信号的周期为T：

T

2 2MT

2

由P 0i (t)Rdt=l RT I 勺〒0i (t)dt 显然，直流电流的有效值和平均值是相等的。

平均值：

1 T

I i(t)dt 显然正负对称的交流信号平均值为0

T o

另种定义:

1 T

I |i(t) |dt 全波整流之后的平均值

波形系数K F定义：信号的有效值与平均值(全波整流后的值)之比，K F -。

I 显然，不同类型信号的波形系数不同。

波峰系数Kp定义：信号的峰值与有效值之比，Kp “

F表为一些常见信号的一些参数

知道了波形系数和波峰系数之后，对特定信号可以很容易的进行不同值之间的转换。实际上，直接获取信号的有些仪表就利用了这一转换原理进行有效值的测量。

一.直接测量法

在被测电电路中串入适当量程的电流表，让被测电流流过电流表，从表上直接读取被测

电流值。

中学实验室里常用的直流电流表是指针式磁电系电流表，它由灵敏电流计（俗称表头）改装而成。灵敏电流计主要由永磁铁、可动线圈、螺旋弹簧（游丝）和指针刻度盘等组成。如下图：

图2-1电流计原理图

当线圈通以电流时，线圈的两边受到安培力，设导线所处位置磁感应强度大小为B线

框长为L、宽为d、匝数为n,当线圈中通有电流时，则安培力的大小为：F=nBIL。安培

力对转轴产生的力矩：M仁Fd= nBILd。不论线圈转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行，

安培力的力矩不变。在这一力矩的作用下，线圈就会顺时针转动。当线圈转过0角时（指针偏角也为0）,两弹簧相应地会产生阻碍线圈转动的扭转力矩M2 （M2=k 0,胡克定律）。

k

由力矩平衡 M

仁M2得 I=

，可见I ^0

n BILd

电流越大，指针偏转的角度越大。在表盘上标出相应的电流值，就成了电流表且表盘刻 度是均匀的。 电流计的量程仅在几十微安到几毫安，为测较大电流，需在表头上并联分流电阻对 特点：灵敏度高，线性度好；适合测量小幅值直流电流信号。 注：使用时要校 零、注意接线正负并选 择适当的量程，一般

1/2~2/3 偏转以减小测量误差。

二、电流一电压转换法

取样电阻法也叫分流器法，在被测电流回路中串入一个很小的标准电阻

r （称之为取样

电阻），将被测电流转换为被测电压。为了减小测量误差，要求放大电路应具有极高的输入

图2-3取样电阻法

由电路知识得

：IX

R3

Ux 其中，S1~S3为量程选择开关。

（R2 R3）* r

精度：与分流器材料的散热性能、电阻率的稳定性和温度稳定性有很大关系。制造分流 器的材料，常用的有康铜和锰铜等合金金属。在满足控制需要的前提下，

r 应尽可能选择阻

值小（减小功耗）和寄生电感量小（减小电流变化率的影响）的电阻。

数字万用表和指针式电流表通常使用的都是取样电阻法，其原理简单，适合低频率小 幅值电流测量。

三、电流一频率转换法

其进行改装。如下图，分流电阻:

Ir

Ig * Rg 让指针在满量程的

I Ig

图2-2电流计改装原理

用7555定时器组成电流频率转换器，是比较简单的方案。将电路的阈值端（ 6 脚），触

发端（2脚）和放电端（7脚）全部连接在一起，并接上一个积分电容，利用输入电流对电 容的充放电，实现从电流到频率的转换。

如图，输入电流对电容 C 充电使其电压上升， 当达

图2-4电流一频率转换

因放电端导通电阻很小， 所以电容放电电很快， 并且几乎于输入电流无关， 输出负脉冲 宽度非常小。所以频率主要取决于充电电流

lx 。电流越大，频率越高。采用高输入阻抗的

CMO 电路，可得到很高的灵敏度。频率可达数十千赫兹。 Rp 用于调整转换比。

电容C 选择低漏电的， 接积分电容C 应为：

其数值由要求的转换系数 K 决定。在控制端不外接电压的情况下，

外

C

3

K 的单位是 Hz/uA ，C 的单位是 uF

VDD*K 电阻R 做零点补偿，保

证电流等于 0时输出频率也是 0，而且波形也处于高电位。在满

足以上条件的前提下， R

应尽量取大些，否则会影响小电流的灵敏度。

该电流可用于各种恒流源场合，对为电流（如光电流）电流检测尤为合适。

四、电流一磁场转换法

霍尔电流传感器是一种常用的有源型电流测量装置，通过被测电流产生的磁场的大小 来实现对电流的测量。霍尔元件是一种半导体薄片，根据载流半导体在磁场中产生的霍尔 电势为基础。

所示为霍尔元件的半导体薄片的横向方向通过电流

lc ，在垂直于薄片的磁场 B 作用下,

载流子由于受到洛仑兹力的作用，在纵向上发生偏转，在薄片的上下两端不断积累，其中 一边累积正电荷，另一边累积负电荷，正负电荷之间的电场被称作霍尔电场，它们之间的 电势差被称作霍尔电势，霍尔电势与电流

lc 和磁感应强度 B 成正比。