羅氏線圈基礎(chǔ)

羅哥夫斯基線圈（Rogowski Coil，簡稱羅氏線圈）是一種空心環(huán)形交流電流傳感器，分柔性與硬性兩種，可直接套在被測導(dǎo)體上。其核心優(yōu)勢在于：

寬頻響應(yīng)：適用于高頻、大電流測量場景

無磁飽和：采用空心磁芯設(shè)計(jì)，可測數(shù)mA至數(shù)十kA交流電

快速響應(yīng)：具備納秒級瞬態(tài)響應(yīng)能力

測量原理

基于法拉第電磁感應(yīng)定律，羅氏線圈通過以下機(jī)制工作：

導(dǎo)體電流產(chǎn)生時(shí)變磁場

空心線圈感應(yīng)出與電流變化率（di/dt）成正比的電壓

積分電路將感應(yīng)電壓轉(zhuǎn)換為與輸入電流成正比的輸出信號

直流測量局限性

羅氏線圈無法測量直流電，原因如下：

直流電流無時(shí)變特性（di/dt=0），無法產(chǎn)生感應(yīng)電壓

空心磁芯設(shè)計(jì)缺乏磁滯效應(yīng)，無法建立持續(xù)磁場

直流測量替代方案：

霍爾效應(yīng)傳感器：基于磁場檢測原理

磁通門傳感器：適用于微安級直流測量

分流電阻：通過歐姆定律實(shí)現(xiàn)測量

靈活應(yīng)用指南

核心優(yōu)勢

大電流測量：

可測峰值達(dá)3000A的脈沖電流

測量上限僅受積分器電壓耐受限制

空間適應(yīng)性：

柔性線圈可穿越TO-220/TO-247封裝引腳

最小可測量間距<5mm的導(dǎo)體布局

高頻特性：

帶寬>30MHz，支持10kA/μs瞬態(tài)測量

適用于SiC/GaN器件開關(guān)特性分析

非侵入性：

插入阻抗<50nH，對被測系統(tǒng)影響極小

無需斷開電路即可安裝

典型應(yīng)用場景

電力電子器件動(dòng)態(tài)特性測試

逆變器開關(guān)損耗分析

電磁脈沖武器效應(yīng)評估

新能源并網(wǎng)系統(tǒng)諧波監(jiān)測

操作要點(diǎn)

安裝規(guī)范：

確保線圈完全閉合（重疊區(qū)≥180°）

保持導(dǎo)體位于線圈中心位置

避免與金屬構(gòu)件形成閉合磁路

校準(zhǔn)流程：

使用標(biāo)準(zhǔn)源進(jìn)行幅值校準(zhǔn)

驗(yàn)證相位響應(yīng)特性（<±3°@10MHz）

檢查積分器時(shí)間常數(shù)匹配度

信號處理：

采用差分輸入降低共模干擾

帶寬限制應(yīng)≥被測信號最高頻率的3倍

采樣率需滿足奈奎斯特準(zhǔn)則（≥2×信號帶寬）

選型參考

擴(kuò)展應(yīng)用

對于混合信號測量場景，可采用羅氏線圈與霍爾傳感器組合方案：

羅氏線圈測量交流分量（>10Hz）

霍爾傳感器測量直流分量

通過數(shù)字信號處理實(shí)現(xiàn)頻域分離

該方案在電動(dòng)汽車電機(jī)控制器測試中已實(shí)現(xiàn)±0.5%的測量精度，有效覆蓋0-10kHz頻段。