外积分式工作状态,也称为微积分式工作状态,是将罗氏线圈的输出端接入一个积分电路,完成对电流的还原,本文以RC 积分电路为例。外积分也包括两种测量方式,一种是将积分回路直接串接到输出端,如图2.5(a)所示;另一种是接上阻尼电阻并在阻尼电阻上并联积分回路,如图2.5(b)所示。由于分布电容的值很小,图中均忽略了分布电容。
(1) 对于*种积分方式,由基尔霍夫定律得:
因此,电容电压与一次侧电流成正比且相位相同,完成了对传感器输出信号的积分。
(2) 对于第二种积分方式,相比线圈内的电流,积分回路中的电流可以忽略,可得式:
适当增大阻尼电阻,可以忽略线圈自感上的压降,因此可以化简得到式:
由式(2.27)可知,电容电压与待测电流成正比且相位相同,完成了对传感器输出信号的积分。
由以上两种外积分方式可知,在用外积分方式进行测量时,需要增大阻尼电阻、积分电阻和积分电容,以符合上式成立的条件,但是在实际应用过程中,积分元件较难满足理想条件,测量存在较大误差。
罗氏线圈工作在自积分状态下时,一般线圈匝数较少,自感和互感也都小,固有谐振频率较高,要求采样电阻越小越好,但是也不能太小以至于输出信号太小影响测试。而工作在外积分状态下时,一般线圈匝数较多,自感互感都大,固有谐振频率较低,要求阻尼电阻、积分电阻和积分电容取得大些,*所选的阻尼电阻可以使回路工作在*阻尼状态。