眾所周知，目前國內(nèi)市場流行的直流電流傳感器分開環(huán)和閉環(huán)二種形式（也就是常說的直測式和檢零式），且二種形式的傳感器在測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成正比轉(zhuǎn)換過來的電壓信號，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方式檢測直流或脈動電流。具有測量準(zhǔn)確、穩(wěn)定可靠、安裝方便、溫漂小、抗外磁能力強(qiáng)、過載能力強(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)電母線穿過傳感器鐵芯，被測母線電流I在鐵芯中產(chǎn)生與其成比例的磁場B，安裝在鐵芯氣隙中的霍爾元件檢測磁場B，輸出與磁場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，與時俱進(jìn)地始終保持在時代的前沿。

　　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）無關(guān)，當(dāng)穿過傳感器窗口的電流為零時，不管相鄰導(dǎo)排有無電流（相對外磁），傳感器的輸出必須為零。我們知道被測電流I在鐵心中產(chǎn)生磁通Φ，用帶氣隙的均勻無分支磁路來完成待測電流I轉(zhuǎn)換成為氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度，根據(jù)磁場強(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度，在磁路中按照中心對稱及軸對稱的原則將每個氣隙通道里的霍爾件由磁場強(qiáng)度感應(yīng)出的感應(yīng)電勢相加并放大N倍。假定霍爾檢測通道及對應(yīng)的氣隙通道為2N個（設(shè)計(jì)為偶數(shù)，并在磁路中按中心及軸對稱的原則排列），每個氣隙的寬度為d,設(shè)鐵芯的總長度為L則有：

　　H1d+H2d+…+H2Nd+∫LHid1=I0 其中，Hi（i=1,2,…，2N）為氣隙通道中的磁場強(qiáng)度，H1為鐵芯中l(wèi)處的強(qiáng)度，I0為現(xiàn)場母排中的電流。對于氣隙中，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的值通常在四個數(shù)量級以上因而BL/μr在整個和式項(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，我們將各個霍爾感應(yīng)電勢相加，并放大Q倍，作為該裝置的輸出信號V0,即有：V0=Qk（1-β）μ0I0/d該式即反映出檢測裝置輸出電壓V0與檢測電流I0的量值對應(yīng)關(guān)系。

　　由以上理論分析，影響傳感器測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，只要其激勵電流不超過3.5mA ,使用壽命可達(dá)20萬小時以上。

　　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，將原來的工業(yè)級元器件改成現(xiàn)在的軍品級的元器件，電路板由原來的敷銅板改為現(xiàn)在的雙面鍍金板，所有原來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自動溫度補(bǔ)償技術(shù)，在單個霍爾元件的補(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傳感器的影響將電子電路部分集中在一個可自控的恒溫盒里面，避免了因某個局部受溫度系數(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)上我們將原來的差動放大電路改成現(xiàn)在的三級差動放大電路，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，在市場上獲得了廣泛的好評。特別是在化工行業(yè)巴陵石化公司的5萬噸離子膜燒堿直流電源系統(tǒng)應(yīng)用中（見下圖）

　　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。