载流导体所产生的有用磁场是以导体为中心轴的圆柱形区域,磁场线垂直的穿过罗氏线圈的骨架截面。但是,由于外界磁 场或其他导体的存在,不可避免地存在着干扰磁场,根据磁场线 投影定理,任意方向的干扰磁场均可分解为垂直于(z轴)及平行 于(x ,y轴)罗氏线圈的磁场,干扰磁场对罗氏线圈的示意图如图 1所示。
图1 干扰磁场对罗氏线圈影响示意图
当所受的磁场干扰垂直于罗氏线圈,即平行于被测载流导体 时,如图1(a )所示,变化的干扰磁场B z (t )垂直于罗氏线圈平面,
由于小线匝彼此串联,沿着绕制线圈的循环方向便形成了一个大 的线匝。根据法拉第电磁感应定律,磁场 B z (t )会在该大线匝中 产生感应电势:
式中:Φz为干扰磁场B z (t )在大线匝中产生的磁通量。 为了补偿这种干扰电势,罗氏线圈具有特殊的“回绕”结构, 即绕制一圈与大线匝方向相反的回线[6],则磁场Bz (t )会在该回 线中产生与e z (t )大小相等、方向相反的感应电势并与 e z (t )相互 抵消。同时,回线由于所在的平面与载流导体产生的有用磁场方 向平行,不会影响到对被测电流的测量 当所受的磁场干扰平行于罗氏线圈,即垂直于被测载流导体 时,变化的干扰磁场B x (t )和B y (t )的分析方法相同,这里仅对B y (t )进行分析。如果干扰磁场B y(t )在图1(b )中所示的两截面 a -a和b -b处的磁场强度相等,则在两截面处的线匝中产生的误 差感应电势大小相等、方向相反,二者会被完全抵消。但是若干 扰磁场在图1(b )中所示的两处截面的磁场强度不等,则产生的 误差感应电势只能部分抵消,就会对测量精度产生影响。 设被测载流导体在a-a和b-b处产生的有用磁场的磁场强 度为H 0,平行的干扰磁场在a-a和b -b处的磁场强度分别为H 1, H 2,则该干扰磁场引起的互感系数误差为:
为保证罗氏线圈的精确度,需要采取一定的措施对磁场干扰 进行屏蔽。