一、常見故障現象

1. 輸出信號異常

• 無輸出：傳感器供電正常，但輸出電流/電壓始終為0或接近0。
• 輸出飽和：輸出值固定在最大值（如20mA）或最小值（如4mA），不隨被測信號變化。
• 輸出波動：輸出值隨機跳動，無法穩定反映被測信號。
• 輸出偏移：零點偏移（如無電流時輸出≠0mA/V）或量程偏移（如滿量程時輸出≠額定值）。

2. 供電異常

• 電源電壓不穩：供電電壓低于額定值（如±15V傳感器供電降至±12V），導致輸出失真。
• 電源短路：供電端對地短路，觸發保護電路停機。

3. 物理損壞

• 外殼破裂：因機械沖擊或過熱導致外殼開裂，可能伴隨內部線圈或電路板損壞。
• 引腳氧化/斷裂：長期暴露在潮濕或腐蝕性環境中，引腳接觸不良或斷裂。

二、故障檢測方法

1. 外觀檢查

• 步驟：
  1. 檢查傳感器外殼是否完整，有無裂紋、燒灼痕跡或液體滲入。
  2. 觀察引腳是否松動、氧化（如發黑）或斷裂。
  3. 檢查標簽上的型號、量程、供電電壓等信息是否與系統要求匹配。
• 工具：目視檢查、放大鏡（用于微小引腳檢查）。

2. 供電測試

• 步驟：
  1. 使用萬用表測量供電端電壓（如±15V、+24V等），確保在額定范圍內（允許偏差±5%）。
  2. 檢查電源極性是否正確（如LEM LA 55-P傳感器，正極接+15V，負極接-15V）。
  3. 測量電源電流（需串聯電流表），正常工作電流應小于額定值（如50mA）。
• 工具：數字萬用表、可調直流電源（用于模擬供電）。

3. 輸出信號測試

• 靜態測試（無被測信號）：
  1. 斷開被測電路，將傳感器輸出端接至示波器或萬用表。
  2. 測量零點輸出（如4-20mA傳感器，無電流時應輸出4mA；電壓輸出型傳感器應輸出0V或標定零點值）。
  3. 若零點偏移超過允許范圍（如±1%FS），需校準或更換傳感器。
• 動態測試（施加被測信號）：
  1. 使用標準信號源（如可調直流電流源、函數發生器）施加已知電流/電壓信號。
  2. 逐步增加信號幅度（如從0A升至額定電流），觀察輸出是否線性變化。
  3. 記錄輸出值，計算實際測量誤差（公式：誤差=（測量值-標準值）/標準值×100%）。
  4. 若誤差超過傳感器精度等級（如±0.5%FS），表明傳感器性能下降。
• 工具：示波器、高精度萬用表、標準信號源、負載電阻（如250Ω用于4-20mA信號轉換）。

4. 絕緣電阻測試

• 目的：檢測傳感器初級（被測側）與次級（輸出側）之間的絕緣性能。
• 步驟：
  1. 斷開傳感器與所有電路的連接。
  2. 使用兆歐表（如500V檔）測量初級與次級之間的絕緣電阻。
  3. 正常值應≥100MΩ（潮濕環境可放寬至≥10MΩ）。
  4. 若絕緣電阻過低，可能因內部線圈絕緣損壞或潮濕導致漏電。
• 工具：兆歐表（如Fluke 1508）。

5. 響應時間測試（可選）

• 適用場景：對動態性能要求高的系統（如PWM逆變器）。
• 步驟：
  1. 使用方波信號源施加階躍電流（如從0A升至額定電流）。
  2. 用示波器捕捉輸出信號的上升時間（從10%到90%額定值的時間）。
  3. 對比傳感器規格書中的響應時間參數（如≤1μs），若超差則需更換。
• 工具：示波器、方波信號源。

三、常見故障原因及處理措施

1. 輸出無信號

• 原因：
  • 供電中斷或極性接反。
  • 內部開路（如霍爾元件損壞、線圈斷路）。
  • 輸出端短路或過載（如接錯負載電阻）。
• 處理：
  1. 檢查供電電路，確保電壓正常且極性正確。
  2. 用萬用表測量輸出端電阻，若為0Ω則可能短路，需斷開負載排查。
  3. 更換傳感器并重新測試。

2. 輸出飽和

• 原因：
  • 被測信號超過傳感器量程（如額定100A傳感器測量200A電流）。
  • 內部磁芯飽和（如高頻大電流導致磁芯進入非線性區）。
  • 驅動電路故障（如霍爾傳感器激勵電流異常）。
• 處理：
  1. 確認被測信號是否在傳感器量程內，若超量程需更換更大規格傳感器。
  2. 優化信號頻率（如降低PWM開關頻率），避免磁芯飽和。
  3. 檢查驅動電路電壓/電流，必要時更換驅動芯片。

3. 輸出波動

• 原因：
  • 電源噪聲干擾（如開關電源紋波過大）。
  • 被測信號高頻噪聲（如電機繞組電感產生的尖峰電壓）。
  • 傳感器接地不良（如未單點接地或接地電阻過大）。
• 處理：
  1. 在電源端增加濾波電容（如10μF/100V電解電容+0.1μF陶瓷電容）。
  2. 在被測信號線串聯磁環或并聯RC吸收電路（如100Ω+0.1μF）。
  3. 確保傳感器外殼與系統地可靠連接，接地電阻≤1Ω。

4. 零點偏移

• 原因：
  • 傳感器未校準或校準數據丟失。
  • 溫度漂移（如霍爾元件參數隨溫度變化）。
  • 機械應力（如安裝時擰緊螺釘過緊導致磁芯變形）。
• 處理：
  1. 重新校準傳感器（需使用標準源和校準軟件，如LEM的CALTOOL）。
  2. 選擇溫度漂移小的傳感器型號（如LEM LA 55-TP，溫度漂移≤50ppm/℃）。
  3. 重新安裝傳感器，避免過度用力。

四、預防性維護建議

1. 定期校準：
   • 每1-2年對傳感器進行一次校準（高精度系統需縮短至6個月）。
   • 記錄校準數據，建立歷史檔案，便于趨勢分析。
2. 環境控制：
   • 避免傳感器暴露在高溫（>85℃）、高濕（>85%RH）或腐蝕性氣體中。
   • 在多塵環境（如紡織廠）中加裝防塵罩。
3. 信號隔離：
   • 對長距離傳輸信號，使用信號隔離器（如光耦隔離）或4-20mA電流環傳輸，減少干擾。
4. 備件管理：
   • 儲備同型號傳感器1-2個，關鍵系統可增加至3個。
   • 備件存儲環境需與在用傳感器一致（溫度、濕度、防塵）。

五、典型故障案例

案例1：光伏逆變器電流傳感器輸出飽和

• 現象：
  • 逆變器報“直流過流”故障，實際直流電流僅50A（傳感器量程100A）。
  • 測量傳感器輸出電壓固定為5V（滿量程值），不隨電流變化。
• 原因：
  • 傳感器安裝時未擰緊螺釘，導致磁芯與被測母排間隙過大，磁路泄漏嚴重。
  • 高頻電流（如10kHz）使磁芯進入飽和區。
• 處理：
  1. 重新安裝傳感器，確保磁芯與母排緊密貼合。
  2. 更換為高頻特性更好的傳感器（如LEM HFK 50-SP，工作頻率≤200kHz）。

案例2：電機驅動器電壓傳感器輸出波動

• 現象：
  • 驅動器報“電壓不平衡”故障，實際三相電壓平衡。
  • 傳感器輸出電壓在0-10V間隨機跳動。
• 原因：
  • 傳感器供電電源來自開關電源，紋波電壓達200mV（允許值≤50mV）。
  • 信號線未屏蔽，感應到電機繞組的高頻噪聲。
• 處理：
  1. 在供電端增加LC濾波器（10μH電感+100μF電容）。
  2. 更換屏蔽雙絞線傳輸信號，并單端接地。