羅氏線圈(rogowski線圈)又叫電流測量線圈、微分電流傳感器，主要用于測量交流電流。羅氏線圈工作原理是線圈骨架圍繞被測導(dǎo)體，導(dǎo)體周圍的磁場會(huì)隨著導(dǎo)體中電流的改變而改變，骨架上的漆包線會(huì)因此感應(yīng)出電動(dòng)勢。根據(jù)數(shù)學(xué)推導(dǎo)，該電動(dòng)勢與導(dǎo)體中電流的導(dǎo)數(shù)成正比，而比例系數(shù)跟線圈匝數(shù)、骨架橫截面、磁導(dǎo)通率等有關(guān)，將該電動(dòng)勢積分運(yùn)算后可還原導(dǎo)體中的電流。一個(gè)完整的羅氏線圈電流測量系統(tǒng)應(yīng)該包括一個(gè)線圈和一個(gè)積分器，下面我們通過對(duì)線圈及積分器的介紹，讓大家對(duì)羅氏線圈工作原理有一個(gè)詳盡的了解。
一、羅氏線圈工作原理
圖示：羅氏線圈探頭基本結(jié)構(gòu)原理示意圖
羅氏線圈是一種空心環(huán)形的線圈，有柔性和硬性兩種，可以直接套在被測量的導(dǎo)體上來測量交流電流。其設(shè)計(jì)基本原理如上圖所示：
羅氏線圈測量電流的理論依據(jù)是法拉第電磁感應(yīng)定律和安培環(huán)路定律，當(dāng)被測電流沿軸線通過羅氏線圈中心時(shí)，在環(huán)形繞組所包圍的體積內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)變化的磁場，強(qiáng)度為h，由安培環(huán)路定律得：
∮h·dl=i(t)
由b=μh，e(t)=dφ/dt，ф=n∫b·ds，e(t)=m·di/dt，得：
其截面為矩形時(shí)，互感系數(shù)m和自感系數(shù)l分別為：
m=μ0nhln(b/a)/2π
l=μ0n^2hln(b/a)/2π
上式中，h為線圈內(nèi)部的磁場強(qiáng)度，b為線圈內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度，μ為真空磁導(dǎo)率，n為線圈匝數(shù)，e(t)為線圈兩端的感應(yīng)電壓a、b分別為線圈橫截面的內(nèi)外徑，h為截面高度。由此可見，線圈一定時(shí)，m為定值，線圈的輸出電壓與di/dt成正比。
二、積分器工作原理
若想準(zhǔn)確將羅氏線圈的線圈感應(yīng)電動(dòng)勢輸出還原為測量的交流電流i，還必須加一個(gè)反相積分電路。因羅氏線圈感應(yīng)出的電壓很小，為了放大該感應(yīng)電壓，須在積分器前面加一放大電路。積分是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，被還原的信號(hào)非常小，為方便測量，先將信號(hào)放大再積分，這樣一方面可以增大還原信號(hào)，另一方面，電容的存在可以過濾掉不必要的干擾。積分器通過對(duì)羅氏線圈感應(yīng)電壓的放大和積分處理，可還原出所測量的交流電流。放大積分電路原理圖如下所示：
圖示：放大積分電路原理示意圖