本特利探頭330103-00-10-10-11-CN

探頭的原理及種類:

?? 示波器功能的延伸

?? 影響測量的準確性

?? 不同的應用, 搭配不同的探頭

?? 探頭的種類：

– 電壓

– 電流

– 光/電轉換(O/E)

– 邏輯

– 物理量: 溫度, 壓力...

探頭如何影響測量

要得到適當的測量結果，測量附件必須跟儀表及被測物(DUT) 密

切配合。須考慮的項目包括:

– 被測量的信號形式(電壓、電流、邏輯、其他)；

– 信號頻率(DC, Hz, kHz, MHz)；

– 信號源阻抗(電阻、電容、電感)；

– 待測物連接考慮(DUT及儀表)；

– 儀表輸入阻抗(50 ohm, 1 Mohm, 其他)；

– 儀表帶寬或上升時間。

探頭傳輸延遲

測量時序、功率、及延遲時重要的考慮

?? 典型的探頭延遲范圍在4 ns 到8 ns。

?? 不同的探頭會造成不同的延遲，需用示波器“deskew(抗歪斜)"

的功能來消除探頭的延遲。

?? 同型探頭間的延遲應越小越好，典型的應在200 ps 之內。

結論

?? 探頭一定會給DUT帶來負載。

?? 無源探頭一定要進行補償。

?? 系統帶寬包括示波器、探頭及被測信號。

?? 測量工具的系統帶寬待測信號的3到5倍。

?? 盡可能使用低輸入電容及短地線。

?? 使用正確的連接方式接觸測試點。

本特利探頭330103-00-10-10-11-CN

探頭是儀器與待測電路之間聯結的導體，可能是：一段導線、電纜、傳感器，變送器、探頭。。。

示波器探頭是把測試信號傳送到示波器輸入端的連線，當安上探頭，它就成為電路的一部分。信號頻率使其形成的電阻、電容和電感性負載，使示波器呈現出與被測信號不同的測量結果。因此，針對不同的應用，應采用適當的探頭。使負載效應最小，使信號得到確定的復現

探頭的定義：－用以從待測電路獲取最小的能量，并以最大的信號保真度傳送至測量儀器的設備。

正確的選擇探頭則會擴大示波器的的功能，而輕率的選擇探頭往往會降低儀器的系統能力 。

探頭是傳感器

大多數示波器探頭是電壓傳感器，探頭探測和傳感的是一個電壓信號并傳送電壓輸入示波器。

電流探頭被設計為檢測通過一根電線的電流，探頭變換檢測到的電流成為相應的電壓信號，然后再將電壓信號傳送到示波器輸入端。

光電探頭檢測光功率，并將光功率信號變換為示波器接受電壓信號。

溫度、機械等等傳感器，用于測量不同的現象

傳感器、探頭、示波器是聯結在一起的因此應視為一個測量系統。

理想的電壓探頭

理想的探頭將不影響信號的測量

帶寬無限

零輸入電容

無窮大輸入電阻

無限動態范圍

衰減為 

零延時

零相移

機械尺寸與待測點十分吻合

供應美國本特利(bently nevada)、 

本特利3300傳感器探頭，型號：330101、330102、330103、330104、330105、330106、330180、330130、330780、330851、3500/42、3500/15、3500/20、3500/32。

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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，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來說非常的有用。

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