若将两根大小相等、方向相反的电流导线放进电流探头内, 根据电流探头的工作原理, 应该说电流探头测量得到的理论值为零, 但实际上测量曲线与理论曲线有差别, 不同探头测量所得到的曲线也有一些差别。现采用某重点实验室仿制的701、Solar 生产的Current Probe 9209- 1 和德国罗德施瓦兹生产的EZ- 173 共3 种电流探头, 分别测量两条电流导线的电流, 将导线嵌入海绵体, 使导线位置相对固定,任意波形发生器的电压为0.632V, 当大小相等且方向相反的两根电流导线放入电流探头时, 电流导线基本上放在电流探头的中部, 电流导线间相隔约2cm。图2 示出这3 种电流探头的测量曲线。由图可见, 采用3 种不同的电流探头测量位置时, 相对固定的两根电流导线所得到的测量曲线差别很大。主要原因:①每种电流探头对电流的测量准确度有差别; ②每个电流探头的均磁作用和内部线圈的布置不一样。
对于一种指定的电流探头, 假如两根大小相等且方向相反的电流在探头内的相对位置不一样, 则测量所得的结果也有很大差别。图3 示出用9209 探头测量的正反两根导线电流。可见, 两根导线间距较大时, 其误差较大; 两根导线双绞在一起时, 测量效果最好。
用一根导线在左边, 一根导线在右边时, 电流产生的磁场。两根大小相等且方向相反的电流导线在卡环内产生的场强并不均匀, 而且差别较大, 最大场强处约是最小场强处的100 倍, 因而造成了测量误差。深入研究了小电流旁边有大电流时, 采用电流探头测量小电流时, 大电流对测量小电流的影响, 对此进行了实测和仿真分析。图4 示出大电流对测量小电流的影响。可见, 大电流导线距离小电流导线6cm时, 大电流在卡环内产生的磁场淹没了小电流产生的磁场, 此时电流探头已经测量不准确了, 更严重的是, 若将大电流导线贴近卡环放在外侧, 则误差更大。不过, 小电流对测量大电流没有影响
单根小电流产生的场强。通过仿真分析可知,单根电流在卡环中心处产生场强, 其电流大小I1=0.001A, 方向垂直面向外, 卡环内的磁场基本均匀分布。两根一大一小电流产生的场强。如果在靠近卡环外侧有大电流通过, 则电流大小为I2=1A, 方向与卡环内的小电流方向相同。磁场在卡环内明显不均匀分布, 右侧场强较大。假如测量线圈布置在右侧, 就会造成很大的误差。