電壓傳感器是一種通過(guò)電流信號(hào)實(shí)現(xiàn)測(cè)量的電子設(shè)備。由于電壓測(cè)量涉及到電流、電壓、電阻、電容、磁通、電感等多種物理量，因此通常用于測(cè)量電壓或電阻等量的變化。由于它們是用來(lái)測(cè)量電流的，因此也稱(chēng)為電壓傳感器“電流傳感器”。由于電流傳感器是由兩個(gè)或多個(gè)電壓信號(hào)直接組成電路，因此通常還需將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。
1、測(cè)量原理
電流測(cè)量是通過(guò)對(duì)被測(cè)電流的測(cè)量來(lái)實(shí)現(xiàn)的，電流傳感器是利用電流與電壓之間的關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)量的。電壓傳感器在電流測(cè)量?jī)x中一般可分為兩種形式，即二極管式和電感式。兩種方式各有其優(yōu)缺點(diǎn)：二極管式價(jià)格昂貴、電感式精度高。在進(jìn)行二極管與電感式檢測(cè)時(shí)，要考慮兩種方式間的耦合系數(shù)、靈敏度和分辨率各有不同。對(duì)二極管式而言，要保證其靈敏度較高、分辨率較低主要是兩種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)：要么要求其靈敏度高（精度較高);要么要保證其靈敏度較低（分辨率較低）。
2、電壓的變換方法
在電流傳感器中，通常會(huì)使用一個(gè)被測(cè)電流與一個(gè)被測(cè)電壓之差作為電變換的基準(zhǔn)電源電壓與實(shí)際輸入電壓之間的差值。當(dāng)電流在被測(cè)電壓輸入端流動(dòng)時(shí)，電流傳感器輸出端流出的被測(cè)電壓之差就成為電變換的輸出電感與電阻信號(hào)。這些信號(hào)可能會(huì)對(duì)被測(cè)電壓產(chǎn)生很大作用，也可能對(duì)被測(cè)電壓不產(chǎn)生作用，但都是有意義的。如果被測(cè)電壓與電流實(shí)際電壓之間出現(xiàn)不平衡時(shí)，就需要轉(zhuǎn)換電壓來(lái)消除這種不平衡以補(bǔ)償因電壓不平衡所造成的誤差。對(duì)于不同類(lèi)型的電感而言，轉(zhuǎn)換成電壓需要滿足一定條件：電感 R與電容 R需要能相互轉(zhuǎn)換、且在相同電阻上不能相互轉(zhuǎn)換。
3、傳感器的封裝要求以及封裝方式
對(duì)于信號(hào)源和器件來(lái)說(shuō)，封裝的類(lèi)型以及工藝參數(shù)會(huì)直接影響到安裝誤差。通常會(huì)選擇高封裝密度、高精度的焊接接頭，以減小安裝誤差，同時(shí)可以保證與基板的牢固結(jié)合。對(duì)于信號(hào)源來(lái)說(shuō)，一般采用壓差式封裝結(jié)構(gòu)或開(kāi)式封裝結(jié)構(gòu)。對(duì)于器件來(lái)說(shuō)，通常會(huì)選擇具有優(yōu)良引線、良好絕緣等性能的封裝結(jié)構(gòu)：對(duì)于檢測(cè)裝置來(lái)說(shuō)，通常也要選擇帶絕緣體以及接地的封裝結(jié)構(gòu)；通過(guò)采用一些特殊工藝制造電路元件、實(shí)現(xiàn)器件和測(cè)量裝置之間無(wú)絕緣隔離；通過(guò)設(shè)計(jì)來(lái)保證與基板的可靠結(jié)合以及測(cè)量裝置內(nèi)部電氣接口和隔離方面有特殊要求。
4、電路設(shè)計(jì)
當(dāng)電路中的一端存在電阻時(shí)，則可能存在一個(gè)不穩(wěn)定的電壓，因此在實(shí)際的測(cè)量中，應(yīng)考慮用來(lái)進(jìn)行測(cè)量和處理兩個(gè)電壓之間有多個(gè)相位差的電容模塊來(lái)進(jìn)行測(cè)量。在使用這種電容模塊時(shí)，需考慮電容量是否足夠大，因?yàn)橐坏╇娙莶蛔?，那么測(cè)量數(shù)據(jù)將會(huì)很不準(zhǔn)確。例如，如果某一點(diǎn)電壓測(cè)量值很小，那么就需要考慮這個(gè)點(diǎn)所用電容的大小和容量。所以需要考慮電容與被測(cè)電壓之間是否存在多個(gè)相位差，以保證電容電流測(cè)量值的準(zhǔn)確性。同時(shí)還需要考慮電流傳感器中各單元元件之間是否有可能會(huì)發(fā)生短路現(xiàn)象等。
5、適用范圍
電壓傳感器可以在直流電壓下測(cè)量電壓和電阻。通常在使用直流傳感器時(shí)，需要確保測(cè)量電壓是直流而不是交流的，以防止對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生不利影響。例如，對(duì)于直流電壓需要盡可能短的測(cè)量距離、在負(fù)載很小或被測(cè)對(duì)象并不需要很大容量的情況下，需要使用電流傳感器來(lái)測(cè)量交流電壓；或者在需要大量測(cè)量電流的情況下，需要使用頻率傳感器來(lái)測(cè)量電壓。在許多應(yīng)用中需要經(jīng)常使用高壓電流傳感器來(lái)測(cè)量電壓。