美國Bently探頭330103-07-13-10-02-00

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探頭對于測量，是至關重要的一環(huán)。配合示波器，組成一套工程師安全、可靠的測試系統(tǒng)。面對不同的測試需求和示波器，工程師如何在眾多的探頭型號與品牌中做出正確選擇？

 正確選擇探頭的五大要素

1 可靠性

可靠性的重要不光只針對與探頭，對于測試設備及附件，可靠性也是最重要的因素。一臺優(yōu)質的測試儀器能夠讓工程師對測試結果擁有堅定的信心。

探頭的可靠性對于復雜產品設計尤其重要。在產品設計過程中，一個很小的測試誤差就會將工程師引導到錯誤的方向。那么如何驗證探頭的可靠性呢？

首先，驗證探頭是否能在一定時間內保證設計指標？是否在誤差可控的范圍內工作？（高精度、高速測試更應重視）

2 安全性

探頭必須要經過安全驗證

電子產品都必須經過一系列的標準的認證，才能到用戶手中，以確保使用過程中的安全性。例如高壓探頭，測試對象動輒幾百上千伏的高壓對使用者來說是非常危險的，廠家必須嚴格管控其安全標準的測試及認證。

對于探頭額定的測試電壓或者電流測試要求要高于其指標標準以保證更加安全的測試。其次還有電磁兼容標準的測試，環(huán)境的測試都是從各個方面來保證使用者的安全。

3 專業(yè)性

探頭是為了滿足示波器不同的測試需求而研發(fā)的。

由于不同行業(yè)技術要求，從信號類型的角度出發(fā)，電源行業(yè)工程師要求測試低至幾百 UV 或幾個 mA 微小紋波信號，直流電流高達 500 安，交流電流信號幾千安培，高壓差分信號高達 5000-6000V。

在安規(guī)方面的測試需要測試高達 1-2 萬伏的沖擊電壓，在很多高速數據應用場景要求測試高達幾個甚至十幾 GHz 級別高速差分信號。此外還有很多特殊的應用例如在大功率驅動電路上要求測試在高達幾百上千伏共模電壓環(huán)境準確測試幾伏微小信號。

為保證足夠的測試系統(tǒng)的精度及穩(wěn)定性，需要有專用的探頭滿足不同的測試需求。

綜上，選擇探頭要考量自有示波器型號及指標接口，還有很重要的就是對測試對象的評估，選擇合適探頭成為測試的關鍵。

4 精度

專為示波器打造探頭，會整體考量測試系統(tǒng)的精度，設計探頭和示波器的匹配。其中有幾個非常重要的方面如下：

帶寬：對于示波器這種測試系統(tǒng)來說，示波器和探頭的帶寬決定了系統(tǒng)的測試帶寬。所以帶寬對探頭來說也是非常重要的一種指標，是其測試多快信號的能力表征。

電阻：因為探頭的引入會導致整個測試環(huán)路的電阻的變化，由電壓信號測試的原理可知，電阻的變化會影響信號幅值的測試。

5 全面服務

示波器探頭屬于易耗品，工程師使用頻繁高，測試環(huán)境復雜，偶爾的人為操作失誤都會導致探頭的損壞。

使用示波器的工程師都會經常面臨探頭的維修及校準問題。出現(xiàn)故障時工程師希望能準確及時的判定問題的來源，這類難題需要專業(yè)的技術人員幫忙確認。校準服務也是。電子產品在長時間使用時，可能會出現(xiàn)指標波動，甚至會出現(xiàn)超標情況，所以對于探頭需要定期進行校準以保證測試能力。

專業(yè)、及時、準確的產品售后服務是選擇探頭需要考量的重要因素。

本特利為示波器打造了具備高可靠性、高安全性、高專用性、高精度以保護的探頭。

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電流探頭是根據法拉第原理設計的用來測量導線中干擾電流信號的磁環(huán)，本質上是一個匝數為1的變壓器。使用電流探頭能夠測量流經導線的電流大小。電流探頭分為AC/DC電流探頭以及AC電流探頭。前者可以測量直流以及交流電流的大小，后者只可以測量交流電流的大小。

　　流經導線的電流會導致在導線周圍形成電磁通量場。電流探頭是為傳感

　　這個磁通量場的場強而設計的，并把它轉換成相應的電壓，以使用示波器進行測量。這允許使用示波器查看和分析電流波形。在與示波器的電壓測量功能相結合使用時，電流探頭還允許進行各種功率測量。根據示波器的波形數學運算功能，這些測量可以包括瞬時功率、真實功率、視在功率和相位。

　　示波器的電流探頭基本上分成兩類：即AC電流探頭和AC/DC電流探頭，AC電流探頭通常是無源探頭，AC/DC電流探頭通常是有源探頭。這兩種類型都采用相同的轉換原理就是感應導線中的電流(AC)。

　　要進行轉換，必須先有電流流經導線，根據電流流動的幅度和方向構建和消除磁通量場。在這個場中放一個線圈時，如上圖所示，變化的磁通量場會通過簡單的轉換操作，在線圈中引起電壓。這種轉換操作是AC電流探頭的基礎。

　　AC電流探頭頭部實際上是一個線圈，這個線圈纏在磁芯上。當這個探頭頭部保持在方向及接近承載AC電流的導線時，探頭會輸出一個線性電壓，這一電壓與導線中電壓的比例是已知的。這種與電流有關的電壓可以在示波器上顯示為電流刻度的波形

　　AC電流探頭的帶寬取決于探頭線圈的設計和其它因素。帶寬可以高達1GHz。但是，比較典型的帶寬低于100MHz。

　　在任何情況下，AC電流探頭還有一個低頻截止點，這包括直流(DC)，因為直流不會引起變化的磁通量場，因此不會引起轉換動作。另外在非常接近DC的頻率上，如0.01Hz，磁通量場變化速度不足以能夠實現(xiàn)變換動作。但是，可以在探頭帶寬范圍內產生轉換動作，進行衡量的輸出。另外，根據探頭線圈的設計，帶寬的低頻可能會低達到0.5Hz或1.2kHz。

　　對帶寬始于DC附近的探頭，可以在探頭設計中增加霍爾效應設備，檢測DC。其結果是得到帶寬從DC開始、擴展到規(guī)定頻率上限3dB點的AC/DC探頭。這類探頭至少要求一個電源，霍爾效應設備進行DC傳感。根據探頭設計，還可能會要求電流探頭放大器，以組合和調節(jié)AC和DC電平，為在示波器上進行查看提供單一的輸出波形。

　　從本質上看，電流探頭的工作方式類似于緊密耦合的轉換器。對標準操作，傳感的電流導線是一圈線圈(N1)。來自這個單線圈的電流會轉換成與線圈比率成比例(N2/N1)的多線圈(N2)探頭輸出電壓。同時，探頭的阻抗作為串聯(lián)插入阻抗轉換回到導線上。這種插入阻抗與頻率相關，其1MHz值一般位于30-500M?的范圍內，具體視探頭而定。在大多數情況下，電流探頭的插入阻抗很小，產生的負載可以忽略不計。

　　電流探頭有兩種形式，一種特定的探頭類型，稱為分芯探頭。這類探頭的線圈放在"U"形芯上，"U"形芯帶有一鐵氧體滑塊，滑塊蓋住"U"形頂部。這類探頭的優(yōu)點在于，鐵氧體滑塊可以收縮，使得探頭能夠方便地卡到測量電流的導線上。在測量完成時，滑塊可以收縮，探頭可以移到其它導線上。另外一種電流探頭是實芯電流轉換器。這些電流轉換器繞在被測導線上。結果，必須斷開被測導線，把導線穿過轉換器，然后重新把導線連接到電路上，才能安裝這些轉換器。實芯探頭的主要優(yōu)勢是它們體積非常小，提供了非常快的頻響，可以測量快速、低幅度電流脈沖和AC信號。到目前為止，分芯電流探頭是探頭類型，其分為AC型和AC/DC型。所以后面的規(guī)格參數介紹，將以分芯電流探頭為主進行介紹。

　　電流探頭雖然沒有示波器的電壓探頭那么常見，但是它的作用是其他探頭無法代替的。它能夠在不破壞導線的情況下測量流經導線的電流。當電流探頭與電壓探頭配合使用時能夠測試功率、相位等數據。這對于測試測量系統(tǒng)來說非常的有用。