羅氏線圈基礎

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

寬頻響應：適用于高頻、大電流測量場景

無磁飽和：采用空心磁芯設計，可測數mA至數十kA交流電

快速響應：具備納秒級瞬態響應能力

測量原理

基于法拉第電磁感應定律，羅氏線圈通過以下機制工作：

導體電流產生時變磁場

空心線圈感應出與電流變化率（di/dt）成正比的電壓

積分電路將感應電壓轉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：

直流電流無時變特性（di/dt=0），無法產生感應電壓

空心磁芯設計缺乏磁滯效應，無法建立持續磁場

直流測量替代方案：

霍爾效應傳感器：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：通過歐姆定律實現測量

靈活應用指南

核心優勢

大電流測量：

可測峰值達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的導體布局

高頻特性：

帶寬>30MHz，支持10kA/μs瞬態測量

適用于SiC/GaN器件開關特性分析

非侵入性：

插入阻抗<50nH，對被測系統影響極小

無需斷開電路即可安裝

典型應用場景

電力電子器件動態特性測試

逆變器開關損耗分析

電磁脈沖武器效應評估

新能源并網系統諧波監測

操作要點

安裝規范：

確保線圈完全閉合（重疊區≥180°）

保持導體位于線圈中心位置

避免與金屬構件形成閉合磁路

校準流程：

使用標準源進行幅值校準

驗證相位響應特性（<±3°@10MHz）

檢查積分器時間常數匹配度

信號處理：

采用差分輸入降低共模干擾

帶寬限制應≥被測信號最高頻率的3倍

采樣率需滿足奈奎斯特準則（≥2×信號帶寬）

選型參考

擴展應用

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

通過數字信號處理實現頻域分離

該方案在電動汽車電機控制器測試中已實現±0.5%的測量精度，有效覆蓋0-10kHz頻段。