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(zhuǎn)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?shù)臏y量結(jié)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(nèi)。

結(jié)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(tǒng)帶寬包括示波器、探頭及被測信號。

?? 測量工具的系統(tǒng)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(lián)結(jié)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(xiàn)出與被測信號不同的測量結(jié)果。因此，針對不同的應用，應采用適當?shù)奶筋^。使負載效應最小，使信號得到確定的復現(xiàn)

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(tǒng)能力 。

探頭是傳感器

大多數(shù)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(xiàn)象

傳感器、探頭、示波器是聯(lián)結(jié)在一起的因此應視為一個測量系統(tǒng)。

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(tài)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(jù)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(zhì)上是一個匝數(shù)為1的變壓器。使用電流探頭能夠測量流經(jīng)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(jīng)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(zhuǎn)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(jié)合使用時，電流探頭還允許進行各種功率測量。根據(jù)示波器的波形數(shù)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(zhuǎn)換原理就是感應導線中的電流(AC)。

　　要進行轉(zhuǎn)換，必須先有電流流經(jīng)導線，根據(jù)電流流動的幅度和方向構(gòu)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(zhuǎn)換操作，在線圈中引起電壓。這種轉(zhuǎn)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(guān)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(zhuǎn)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?qū)崿F(xiàn)變換動作。但是，可以在探頭帶寬范圍內(nèi)產(chǎn)生轉(zhuǎn)換動作，進行衡量的輸出。另外，根據(jù)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(jié)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(jù)探頭設計，還可能會要求電流探頭放大器，以組合和調(diào)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(zhì)上看，電流探頭的工作方式類似于緊密耦合的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換回到導線上。這種插入阻抗與頻率相關(guān)，其1MHz值一般位于30-500M?的范圍內(nèi)，具體視探頭而定。在大多數(shù)情況下，電流探頭的插入阻抗很小，產(chǎn)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(zhuǎn)換器。這些電流轉(zhuǎn)換器繞在被測導線上。結(jié)果，必須斷開被測導線，把導線穿過轉(zhuǎn)換器，然后重新把導線連接到電路上，才能安裝這些轉(zhuǎn)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(shù)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(jīng)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(shù)據(jù)。這對于測試測量系統(tǒng)來說非常的有用。

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