磁式变换器以及用于测量电流的电流变换器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于测量流过电缆的电流的电流变换器，其包括至少一个磁场传感器和电子电路。所述电流变换器包括具有被优化为降低外部磁场的效应的铁磁芯件（46）的头部(40)。本发明还涉及一种包括磁场传感器和电子电路的磁式变换器。所述电子电路包括至少一个电流源(2)、变压器(3)、耦接到所述变压器(3)的全差分前置放大器(4)、耦接到所述前置放大器(4)的相敏检测器(6)以及被配置为操作磁场传感器以提供AC输出电压的逻辑模块(5、5a)。磁场传感器优选是霍尔元件(1)或者AMR传感器(19)或者磁通门传感器。
【专利说明】磁式变换器以及用于测量电流的电流变换器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种磁式变换器以及用于测量流过电缆的电流的电流变换器。
【背景技术】
[0002]磁式变换器的一个重要应用是非侵入式电流测量，其通过测量由电流产生的磁场来进行(不破坏运送电流的电缆)。执行这种电流测量的便利方法是利用包括所谓的钳式电流变换器的电流变换器。能够测量DC和AC电流的电流变换器通常包括围绕运送电流的电缆的铁磁芯件以及磁式变换器的组合。可以通过关联的磁场来测量的电流最小值在很大程度上取决于磁式变换器的固有噪声和测量系统对外部磁场的灵敏度。钳式安培计的精确度还受到测量结果与被围绕的电缆关于铁磁芯件的对称轴的位置的相关性所限制。
[0003]各种各样的以及用于不同目的的大型电机，如发电机，可能在制造期间或者在一定的时间内形成可能引起短路(在最坏情况下)的电流泄漏路径。如果出现短路，则机器被损坏的风险很高。为了减少该风险，大型电机被定期地测试，以便检测电流泄漏路径，并且在被检测时定位电流泄漏路径。对于这种测试，需要非常灵敏并且非常抗干扰的钳式安培计。
【发明内容】
[0004]本发明的第一目的是开发一种具有以下特征的磁式变换器:
[0005]-非常高DC以及低频AC磁分辨率，低至或者低于InT；
[0006]-能够测量某一位置处的磁场或者两个位置处的磁场的差值；
[0007]-变换器中尺寸非常小的磁场灵敏部件(也称为磁性传感器)，尺寸低至或者低于Imm(使得传感器可以被安装在铁磁芯件的气隙中或者附近，该间隙具有1_的数量级)。
[0008]本发明的第二目的是开发一种电流变换器:
[0009]-能够测量低至100A或者甚至低至Iμ A的数量级的非常低的DC和AC电流，
[0010]-对干扰磁场具有高的抗扰性，特别是由其它运送电流的电缆所产生的磁场，
[0011]-以及对所包围的运送电流的电缆的位置的低灵敏度。
[0012]本发明的又一目的是开发一种检测并且定位电机中的高电阻的电流泄漏路径的系统和方法。高电阻表示数量级为100ΜΩ的电阻。因此该系统应该能够测量低至100 μ A或者甚至低至数量级为I μ A的DC电流。
[0013]根据第一方面，本发明涉及一种用于测量流过电缆的电流的电流变换器，所述电流变换器包括:具有包围电缆的至少两个铁磁芯件的头部，每个芯件具有气隙和放置在所述气隙处的磁场传感器，其中所述铁磁芯件大致彼此平行地布置并且沿着轴线彼此以预定距离间隔开以及绕轴线相对于彼此以预定的旋转角来转动，使得所述铁磁芯件的气隙以不同的角度被放置。
[0014]在优选的实施例中，所述头部的铁磁芯件的数量是两个并且预定的旋转角大约是180°，使得所述两个铁磁芯件的气隙被放置相对于所述轴线的径向相反的侧上。[0015]在另一个优选的实施例中，所述头部的铁磁芯件的数量是四个并且所述预定的旋转角大约是90°，使得所述四个铁磁芯件的气隙相互转动大约90°的角度。
[0016]每个铁磁芯件可以包括至少两个件，使得所述铁磁芯件可以被安装在所述电缆的周围而不用拆卸电缆。
[0017]优选地，所述磁场传感器是被放置在所述铁磁芯件的气隙内或者邻近的霍尔元件或者磁阻传感器，例如AMR传感器。
[0018]这种电流变换器还可以包括:
[0019]耦接到所述磁场传感器的变压器，
[0020]耦接到所述变压器的全差分前置放大器，
[0021]耦接到所述前置放大器的相敏检测器，以及
[0022]配置为操作所述磁场传感器以提供AC输出信号的逻辑模块。
[0023]根据第二方面，本发明涉及一种磁式变换器，包括:
[0024]磁场传感器，以及
[0025]电子电路，包括:
[0026]提供供电电流的电流源，
[0027]包括两个输入端子和两个输出端子的变压器，
[0028]包括两个输入端子和两个输出端子的全差分前置放大器，所述两个输入端子耦接到所述变压器的两个输出端子，
[0029]包括两个输入端子的相敏检测器，所述两个输入端子耦接到所述前置放大器的输出端子，并且所述相敏检测器提供DC输出电压，以及
[0030]配置为操作所述磁场传感器以提供AC输出电压的逻辑模块，或者其中，
[0031]所述磁场传感器是包括四个端子的霍尔元件，所述四个端子用来接收供电电流并且传送输出电压，并且所述逻辑模块包括根据预定的旋转电流法则将所述霍尔元件连接到所述电流源和所述变压器的输入端子的电路，或者其中
[0032]所述磁场传感器是AMR传感器，所述AMR传感器包括用来接收供电电流并且传送输出电压的四个端子和用来接收对所述输出电压的极性进行改变的设置和重置电流脉冲的两个端子，其中用来接收供电电流的端子被耦接到所述电流源，用来传送输出电压的端子被耦接到所述变压器的输入端子，并且用于接收设置和重置电流脉冲的端子耦接至所述逻辑模块，并且所述逻辑块包括根据预定的频率来传送设置和重置电流脉冲的电路，或者其中
[0033]所述磁场传感器是包括四个端子的磁通门传感器，所述四个端子用来接收激励电流并且传送输出电压，其中用来接收所述激励电流的端子被耦接到所述电流源并且用来传送输出电压的端子被耦接到所述变压器的输入端子，其中所述逻辑模块包括控制所述电流源以提供作为具有预定频率的AC电流的供电电流的电路。
[0034]根据第三方面，本发明涉及一种磁式变换器，包括:
[0035]第一磁场传感器和第二磁场传感器，以及
[0036]电子电路，包括:
[0037]提供第一供电电流的第一电流源，
[0038]提供第二供电电流的第二电流源，[0039]变压器，包括至少一个芯件、两个初级绕组以及至少一个次级绕组，
[0040]包括两个输入端子和两个输出端子的全差分前置放大器，所述两个输入端子耦接到所述变压器的至少一个次级绕组的两个输出端子，
[0041]包括两个输入端子的相敏检测器，所述两个输入端子耦接到所述前置放大器的输出端子，并且所述相敏检测器提供DC输出电压，以及
[0042]配置为操作所述磁场传感器以提供AC输出电压的逻辑模块，其中，
[0043]所述第一磁场传感器和所述第二磁场传感器都是包括四个端子的霍尔元件，所述四个端子用来接收供电电流并且传送输出电压，以及所述逻辑模块包括电路，所述电路根据预定的旋转电流法则将所述第一霍尔元件耦接到所述第一电流源和所述变压器的第一初级绕组以及根据所述预定旋转电流法则将所述第二霍尔元件耦接到所述第二电流源和所述变压器的第二初级绕组，或者其中
[0044]所述第一磁场传感器和第二磁场传感器都是AMR传感器，所述AMR传感器包括用来接收供电电流并且传送输出电压的四个端子以及用来接收对所述输出电压的极性进行改变的设置和重置电流脉冲的两个端子，其中用来接收所述第一 AMR传感器的供电电流的端子被耦接到所述第一电流源，用来传送所述第一 AMR传感器的输出电压的端子被耦接到所述变压器的第一初级绕组，用来接收所述第二 AMR传感器的供电电流的端子被耦接到所述第二电流源，用来传送所述第二 AMR传感器的输出电压的端子被耦接到所述变压器的第二初级绕组，并且用来接收所述第一和第二 AMR传感器的设置和重置电流脉冲的端子被耦接到所述逻辑模块，以及所述逻辑模块包括根据预定频率传送设置和重置电流脉冲的电路，或者其中
[0045]所述第一磁场传感器和所述第二磁场传感器都是包括四个端子的磁通门传感器，所述四个端子用来接收激励电流和传递输出电压，其中用来接收所述第一磁通门传感器的激励电流的端子被耦接到所述第一电流源并且用来传送所述第一磁通门传感器的输出电压的端子被耦接到所述变压器的第一初级绕组，用来接收所述第二磁通门传感器的激励电流的端子被耦接到所述第二电流源并且用来传送所述第二磁通门传感器的输出电压的端子被耦接到所述变压器的第二初级绕组，其中所述逻辑模块包括控制所述电流源以提供作为具有预定频率的AC电流的供电电流的电路。
[0046]优选地，电流源配置成:当以地GND为参考时出现在各个磁场传感器的第一电压端子处的电压以及出现在第二电压端子处的电压大小大致相等但是具有相反的符号。
[0047]这种磁式变换器可以被用于包括头部的电流变换器中，所述头部包括具有气隙的单个铁磁芯件，其中所述磁场传感器被固定在所述铁磁芯件的气隙内或者附近，并且其中所述磁场传感器被耦接到所述磁式变换器的变压器。
[0048]这种磁式变换器也可以被用于具有头部的电流变换器，所述头部包括具有气隙的第一铁磁芯件和具有气隙的第二铁磁芯件，其中所述第一磁场传感器被固定在所述第一铁磁芯件的气隙内或者附近并且所述第二磁场传感器被固定在所述第二铁磁芯件的气隙内或者附近。
[0049]通常，本发明的所述磁式变换器和本发明的具有铁磁芯件的头部能够以任何可想到的方式来结合。【专利附图】
【附图说明】
[0050]被并入并且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的一个或更多个实施例，并且与【具体实施方式】一起用来说明本发明的原理和实现。附图没有按比例绘制。在附图中:
[0051]图1示出了根据本发明的磁式变换器的第一实施例；
[0052]图2、3示出了磁式变换器的第一实施例的变型；
[0053]图4-7示出了旋转电流法则的四个相位；
[0054]图8示出了说明该旋转电流法则的示意图；
[0055]图9示出了恒流电源的优选的实施例；
[0056]图10示出了根据本发明的磁式变换器的第二实施例；
[0057]图11示出了能够产生设置和重置电流脉冲的电路；
[0058]图12示出了根据本发明的磁式变换器的第三实施例；
[0059]图13示出了磁式变换器的第三实施例的变型；
[0060]图14示出了根据本发明的磁式变换器的第四实施例；
[0061]图15示出了根据本发明的磁式变换器的第五实施例；
[0062]图16示出了根据本发明的磁式变换器的第六实施例；
[0063]图17不出了具有一个铁磁芯件和一个磁性传感器的现有技术的头部；
[0064]图18示出了具有一个铁磁芯件和两个磁性传感器的现有技术的头部；
[0065]图19-22示出了具有一个铁磁芯件的头部的不同实施例的示意图；
[0066]图23示出了具有两个铁磁芯件的头部的示意图；
[0067]图24A、B示出了这种头部的实施例；
[0068]图25示出了包括AMR传感器的头部；
[0069]图26、27示出了包括AMR传感器的头部的细节；以及
[0070]图28示出了具有四个铁磁芯件的头部的示意图。
【具体实施方式】
[0071]图1示出了根据本发明的磁式变换器的第一实施例的示意图。磁式变换器包括磁场传感器和操作该磁场传感器的电路。在这个第一实施例中，磁场传感器是霍尔元件I。电路包括向霍尔元件I提供供电电流的第一电流源2、变压器3、前置放大器4、逻辑模块5以及相敏检测器6。变压器3具有包括两个输入端子的初级绕组和包括两个输出端子的次级绕组。前置放大器4是具有两个输入端子和两个输出端子的全差分放大器。变压器3的第一输出端子被耦接到前置放大器4的第一输入端子并且变压器3的第二输出端子被耦接到前置放大器4的第二输入端子。
[0072]霍尔元件是具有四个端子的磁场传感器，即用于提供流经霍尔元件的霍尔电流的两个端子和用于分流霍尔电压的两个端子。术语“霍尔元件”可以表示单个霍尔元件但是应该理解为也包括形成集合的一组霍尔元件。霍尔元件集具有较小的偏移(offset)和其它有益的特性。该霍尔元件可以是:常规的平面霍尔元件，对垂直于该装置表面的磁场灵敏；或者垂直霍尔元件，对平行于该装置表面的磁场灵敏；或者结合有磁力集中器的霍尔元件(或者霍尔元件集)，其也对行于该装置表面的磁场灵敏。[0073]逻辑模块5通常用来操作该磁场传感器，在这个实施例中，霍尔元件I诸如用于产生AC输出信号，将在下文中进一步说明。变压器3用来在未大量增加信号的噪音的情形下放大磁场传感器的AC输出信号，并且用于防止传感器偏移电压和低频噪声。由变压器3提供的磁场传感器的AC输出信号的电压增益等于次级和初级绕组的数量的比值。例如，这个比值可以是大约10，也可以是任何其它适当的值。
[0074] 为低噪声输入电流设计前置放大器4。前置放大器4可以包括两个分离的放大器，即均具有非反相输入端子、反相输入端子以及输出端子的第一放大器8和第二放大器9。放大器8、9优选是差分放大器或者仪器放大器。第一放大器8的非反相输入被耦接到第二放大器9的反相输入以及前置放大器4的第一输入端子。第一放大器8的反相输入被耦接到第二放大器9的非反相输入以及前置放大器4的第二输入端子。出现在第一放大器8的输出端子处的电压V1和出现在第二放大器9的输出端子处的电压V2具有大约一样的大小但是相对于接地GND的符号相反，即V1 ^ -V2。第一放大器8的输出端子和第二放大器9的输出端子形成前置放大器4的输出端子并且被耦接到相敏检测器6的输入端子。相敏检测器6将AC电压V1和V2之间的差值转换成DC电压并且提供与通过磁场传感器所测量的磁场成比例的DC输出信号。相敏检测器6通常包括适当的滤波器。变压器3是具有一个芯件的单个部件或者可以包括两个单独的变压器。此外，变压器3被充分地保护不受外部干扰。
[0075]图2示出了变压器3具有包括三个输出端子的次级绕组的、第一实施例的第一变型，该输出端子中的一个是中间端子。中间端子被直接地耦接到地GND或者如示被耦接到前置放大器4的接地端子GND。
[0076]图3示出了变压器3包括两个变压器3a和3b的第一实施例的第二变型。两个变压器3a和3b的初级绕组以并联方式被耦接，次级绕组耦接为:变压器3a和3b的四个输出端子中的两个形成中间端子。中间端子被直接地耦接到地GND或者如示被耦接到前置放大器4的接地端子GND。
[0077]在所有这些实施例中，霍尔元件I根据旋转电流法则来操作并且用作这个目的的正是逻辑模块5。旋转电流法则在于以根据预定的计时时钟遍历四个相位即相位1，相位2、相位3以及相位4(示出在图4-7中)或者仅仅两个相位即相位I和相位3的循环方式来将霍尔元件I耦接到电流源2和变压器3。逻辑模块5包括时钟发生器和用于在各相位之间变化的电子开关7以及控制电路。逻辑模块5配置为根据预定旋转电流法则来断开和闭合电子开关7，以便将霍尔元件I的端子耦接到电流源和变压器3的输入端子，所述预定旋转电流法则是以源自时钟发生器的周期性时钟所遍历的预定耦接顺序。优选的耦接顺序包括四个相位。图4-7示出了以霍尔元件1、电流源2以及变压器3作为示例的开关在四个相位中的状态。相位I和相位2中的霍尔电压的极性与相位3和相位4中的霍尔电压的极性相反，使得霍尔电压作为AC电压被提供给变压器。旋转电流法则用来将霍尔电压与偏移电压分离。任何四个相位的连接方案只要其将作为AC电压的霍尔电压和作为DC电压的霍尔元件I的偏移电压传送到变压器3的输入端子，则均是可以的。因为变压器3不允许DC电压通过，霍尔元件I的偏移电压被消除。逻辑模块5被耦接到相敏检测器6并且将源自时钟发生器的计时或者时钟信号发送到相敏检测器6。
[0078]图8示出了用于霍尔元件I的旋转电流法则的工作。附图从上到下示出了:[0079]-启动逻辑模块5(图1)的开关7(图4-7)的状态变化的内时钟信号(源自时钟发生器27)，
[0080]-在该四个相位有效时的(或者换句话说在每一相位是有效相位时)计时，以及
[0081]-最后两幅图不出了被称作偏移电压Vtxffset的、霍尔兀件的输出信号的DC分量以及被称作霍尔电压Vhall的、霍尔元件的输出信号的AC分量。
[0082]四个相位的顺序在这种情况下被选择为:至少开关在从一个相位到下一个相位的过渡期间必须改变它们的状态，这使得霍尔电压Vhall的频率是时钟信号的频率的一半。
[0083]图9示出了作为恒流源工作的电流源2(以及电流源29)的优选实施例。直接耦接到电流源2的端子11和12的霍尔元件10也被示出，以便理解电流源2的工作方式。电流源2包括具有第一运算放大器13、晶体管14和电阻器15的第一支路以及具有第二运算放大器16和两个电阻器17和18的第二支路。晶体管14和电阻器15被串联耦接并且运算放大器13的反相输入被耦接到晶体管14和电阻器15之间的结点。参考电压Vref被施加到运算放大器13的非反相输入。这个第一分支电路形成可以被称作“常规类型”的恒流源的电路并且它可以由任何其它类型的常规恒流源来替代。正如利用这个优选的实施例所实现的本发明的电流源2也包括第二支路。电阻器17和18被串联连接。电阻器17的第一端子形成电流源2的第一端子，电阻器18的第一端子被耦接到晶体管14并且形成电流源2的第二端子。电阻器17和18的第二端子彼此耦接并且被耦接到运算放大器16的反相输入。运算放大器16的非反相输入被耦接到地GND。运算放大器16的输出被耦接到电阻器17的第一端子。第二支路使得以地GND为参考时出现在第一霍尔电压端子的电压Vhi和出现在霍尔元件10的第二霍尔电压端子的电压Vh2的大小大约相等但是具有相反的正负号。因此如果霍尔电压被命名为VH，则我们近似得到VH1=1/2VH和VH2=-1/2VH。因此，恒流源2的第二支路偏置霍尔元件10，使得共模信号没有出现。这个电流源也可以被用于向AMR传感器馈送供电电流。
[0084]图10示出了根据本发明的磁式变换器的第二实施例的图。在这个第二实施例中，磁场传感器是各向异性磁阻(Anisotropic Magneto-Resistive, AMR)传感器19。AMR传感器19的磁场感测部包括被连接成惠斯通电桥的四个铁磁薄膜电阻器。除了桥式电路之外，AMR传感器19还包括像内部设置/重置带26或者外部线圈等部件，以及通过将设置和重置电流脉冲施加到设置/重置带26或者外部线圈来使桥式输出电压的极性被倒转的相应电路。设置电流脉冲被定义为正向电流脉冲，该正向电流脉冲沿着易于正向的轴线方向与AMR传感器19的磁畴对准，使得传感器桥的极性对于在桥式输出连接的两端引起正电压的正磁场是正极性的。重置电流脉冲被定义为负向电流脉冲，该负向电流脉冲沿着易于反向的轴线方向与AMR传感器19的磁畴对准,使得传感器桥的极性对于在桥式输出连接的两端引起负电压的负向磁场是负极性的。
[0085]因此AMR传感器是具有六个端子的磁场传感器，即用于向惠斯通电桥提供供电电流的两个端子、用于分流惠斯通电桥的输出电压的两个端子以及用于将设置和重置电流脉冲施加到设置/重置带26或者外部线圈的两个端子。在这种意义上，外部线圈是AMR传感器的一部分。这样的AMR传感器19例如可从霍尼韦尔公司(作为HMC1001销售的)获得。磁式变换器的电路包括与第一实施例相同的部件并且可以以图1-3中示出的不同变型中的任何一个来被实现，但是逻辑模块5部分具有其它的功能并且因此被配置为与第一实施例不同的逻辑模块5a。
[0086]逻辑模块5a被配置为根据预定频率来产生设置和重置脉冲，使得AMR传感器19的输出电压是AC输出信号。逻辑模块5a被耦接到相敏检测器6并且将对应于设置和重置脉冲的频率的计时或者时钟信号发送到相敏检测器6。图11示出了能够产生具有峰值电流的设置和重置脉冲的电路的实施例。该电路包括两个互补功率M0SFET，即ρ沟道P-M0SFET20和η沟道N-M0SFET21 (例如可通过商品名称IRF7105获得)、两个电阻器22、23以及两个电容器24、25。第一电阻器22和两个功率M0SFET20、21被串联耦接，两个功率M0SFET20、21作为CMOS (complementary M0S,互补M0S)逆变器被耦接。第一电容器24将位于第一电阻器22和P-M0SFET20之间的节点与地连接。第二电容器25被耦接到两个功率M0SFET20、21的公共节点并且被耦接到带26或者AMR传感器19的外部线圈。第二电阻器23被耦接到正向供电电压Vdd和功率M0SFET20、21的栅极。时钟发生器27的输出也被耦接到功率M0SFET20、21的栅极。示例性的数值是电阻器22=220 Ω、电阻器23=20kQ、电容器24=10 μ F、电容器25=220nF。时钟发生器27传送预定频率的脉冲。发生器27的脉冲电平中的每个变化产生设置或者重置脉冲:如果时钟发生器27的输出电压暂时较低，则N-M0SFET21不导通，P-MOSFET导通，使得电容器25通过电阻器22和P-M0SFET20被充电到几乎等于Vdd的正电压。在时钟发生器27的输出电压变高时，则P-M0SFET20变为不导通，N-M0SFET21变为导通，并且电容器25通过N-M0SFET21快速地放电。放电电流流过带26并且产生用于AMR传感器19的重置脉冲。当时钟发生器27的输出电压仍然较高时，P-M0SFET20不导通，并且电容器24通过电阻器22被充电到几乎等于Vdd的正电压。在时钟发生器27的输出电压变低时，则N-M0SFET21变为不导通，P-M0SFET20变为导通，并且电容器25通过P-M0SFET20从电容器24被快速地充电。充电电流流过带26并且产生用于AMR传感器19的设置脉冲。与时钟信号的一个周期的持续时间相比，设置或者重置脉冲的持续时间相对较短。
[0087]图12示出了根据本发明的磁式变换器的第三实施例的图。在这个实施例中，磁式变换器包括两个霍尔兀件I和28、向第一霍尔兀件I提供第一供电电流的第一电流源2以及向第二霍尔元件28提供第二供电电流的第二电流源29，而电路的其它部件基本上与前面的实施例中的相同。在这个实施例中，变压器基本上包括两个变压器3和30，每个变压器具有包括两个输入端子的初级绕组以及包括两个输出端子的次级绕组。逻辑模块5将第一电流源2和第一变压器3的初级绕组耦接到第一霍尔元件I并且将第二电流源29和第二变压器30的初级绕组耦接到第二霍尔元件28，以根据旋转电流法则来操作霍尔元件1、28，使得霍尔元件1、28均产生AC输出信号。图13示出了第三实施例的变型，其中变压器3作为具有一个公用磁芯和仅仅两个输出端子的单个部件被形成，但是它还可以具有被配置为耦接到地GND的第三中间输出。
[0088]图14示出了根据本发明的磁式变换器的第四实施例的示意图。在这个实施例中，磁式变换器包括两个AMR传感器19和31而不是两个霍尔元件。AMR传感器19和31被直接地耦接到第一电流源2或者第二电流源29并且被耦接到第一变压器3或者第二变压器30的初级绕组。逻辑模块5a以与第二实施例中相同的方式来操作AMR传感器19和31，即它根据预定频率将设置和重置脉冲施加到带26或者AMR传感器19和31的外部线圈。变压器3和30也可以按照前面的实施例中示出的不同方式中的任何一个来被配置。[0089]代替霍尔元件或者AMR传感器，磁式变换器也可以包括任何其他类型的磁阻传感器，例如GMR(giant magnetoresistive sensor,巨磁阻传感器)传感器，或者一个或更多个磁通门传感器。磁通门传感器包括由两个线圈包裹的小型磁敏芯件。电流源提供具有预定频率的交流电流，该交流电流流过第一线圈，并且通过磁性饱和的交变循环(即，磁化、未磁化、反磁化、未磁化、磁化等)来驱动该芯件。所述不断改变的磁化在第二线圈中感应出电压，其相位取决于要被测量的外部磁场。图15示出了根据本发明的磁式变换器的第五实施例的示意图。在这个实施例中，磁式变换器包括两个磁通门传感器32和33。磁通门传感器32的第一线圈被耦接到电流源2并且磁通门传感器32的第二线圈被耦接到第一变压器3的初级绕组。磁通门传感器33的第一线圈被耦接到电流源29并且磁通门传感器32的第二线圈被耦接到第二变压器30的初级绕组。逻辑模块5c包括控制电流源2的输出的频率的时钟发生器。相敏检波器6作为同步解调器而工作。图15中示出的磁式变换器包括两个磁通门传感器。然而，仅仅具有一个磁通门传感器的磁式变换器也可以与先前不出的实施例类似地被形成。
[0090]图16示出了根据本发明的磁式变换器的第六实施例的示意图。在这个实施例中，磁场传感器是AMR传感器。AMR传感器19被耦接到包括与前面的实施例相同的并且具有文字"a"的标记的部件的第一放大链路，AMR传感器31被耦接到包括与前面的实施例相同的并且具有文字〃b〃的标记的部件的第二放大链路。相敏检测器6a和6b的输出被耦接到伏特计34或者模拟数字变压器。然而，变压器可以像前面的实施例中任何一个那样被配置。磁场传感器也可以是霍尔元件或者磁通门传感器，在这种情况下，如上所述逻辑模块5a必须针对霍尔元件或者磁通门传感器进行修改。
[0091]在具有两个任何种类的传感器的所有实施例中，优选具有包括单一磁芯件、两个初级绕组以及一个次级绕组(就像图13)或者可能的两个次级绕组的一个变压器，但也可以具有像一些实施例中所示的两个分离的变压器。原因是两个传感器信号的差值或者总和优选地应尽可能早地在信号链路中求解，因此这最好在变压器芯件中(以磁通量水平)实现。
[0092]本发明的磁式变换器可以用于各种应用中。如果磁式变换器包括两个磁场传感器，则可以用作例如磁性梯度计。磁性梯度计测量磁场的梯度。在轴向的梯度计中，磁式变换器的两个磁场传感器在公共轴线上相互交叠地放置。来自磁式变换器的结果是在空间的点中对应于第一空间导数的磁通量密度的差值。在平面梯度计中，两个磁场传感器被彼此紧挨地放置。磁式变换器也可以用作电流变换器，因为它测量由流过导体的电流所产生的磁场的强度。在这种情况下，电流变换器优选包括至少具有一个气隙的磁路，在所述气隙中放置有磁式变换器的磁场传感器。这种电流变换器可以被形成为钳式电流变换器或者安培计。
[0093]在使用两个磁场传感器的任何应用中，如果要被测量的磁场的方向对于两个磁场传感器是相同的，则可以如各种实施例中所示进行第二磁场传感器到关联的变压器的耦接。如果在两个磁场传感器的位置处的磁场的方向沿反方向延伸，贝1J第二磁场传感器的输出信号的极性与第一磁场传感器的输出信号的极性相反。在这种情况下，两个磁场传感器中的一个的输入电流或者输出电压需要被反向(例如可通过改变与电流源或者与变压器的耦接方案或者通过修改变压器的绕线方向来实现)。[0094]在下列实施例和说明中，为了说明的目的，在磁式变换器中所使用的磁场传感器是霍尔元件，但是磁场传感器也可以是AMR或者磁通门传感器。在以下中所使用的磁式变换器包括一个或更多个磁场传感器和操作磁场传感器的电路。
[0095]图17示出了根据现有技术的电流变换器的主要机械结构的示意图。电流变换器包括具有气隙G1的环状铁磁芯件46,磁式变换器的磁场传感器(例如霍尔兀件I)被放置在气隙G1中。芯件46包括要被测量的电流I所流过的电缆45。在钳式电流变换器中，芯件
46包括可以被安装(夹紧)在电缆45周围的至少两个近似相等的半圆形件54和55。在本实施例中，在芯件46的件54和55之间具有两个气隙Gp GP。当气隙G1被用于容纳磁场传感器时，气隙Gp是一个寄生的气隙，存在气隙Gp是因为芯件46的彼此接触的件54和55的表面不完整。在为固定的和非钳式使用而设计的电流变换器中，铁磁芯件46通常由单件制成，并且不存在寄生的气隙GP。流过电缆45的电流I在气隙G1中产生磁场B，该磁场B由磁式变换器的磁场传感器测量。磁式变换器的输出信号与电流I成比例。比例系数被称作电流变换器的灵敏度。
[0096]这种电流变换器具有两个主要的缺陷。一个缺陷是它的灵敏度对芯件46内所包围的电缆45的位置的依赖性。例如，如果电缆45从芯件46的中央朝着气隙G1移动，则磁性传感器被暴露于与电流I相关的更强的磁场中，由电流变换器测量的电流显得更强。另一个缺陷是电流变换器的输出信号对外部磁场的依赖性。例如，参考图17,具有与内部磁场B相同方向的外部磁场Brait时,将在空中间隙G1产生寄生的磁场Bpm。寄生的磁场Bpm不能从应该被测量的内部磁场B中被区分出。对于由非常高的磁导率材料制成并且具有非常小的气隙的芯件，寄生的磁场Bpm近似由以下公式给出:
[0097]Bpar ^ Dext2/(aXb) X (gp/g!) XBext
[0098]在这里，Dext表示芯件46的外径，a和b是芯件46的矩形截面的尺寸，以及gl和gP分别是气隙GjPGp的厚度。项DMt2/(aXb)源于外部磁通量在芯件46内集中的结果。这还被称为磁集中效应。项(gP/gl)表示在两个气隙匕和^之间所集中的磁通量的分配比率。
[0099]在图17中示出的结构被用于钳式电流变换器中时，它显示出第三主要缺陷，即在反复夹紧和释放芯件46后灵敏度的可重复性较弱。这个起因于以下事实:电流变换器的灵敏度与因子l/(gl+gP)成比例；并且难以实现钳式机械装置的机械精度，这确保和(gl+gP)的可重复性大于百分之几。
[0100]在图18中示出了已知的消除最初的两个缺陷的尝试。变换器的芯件46包括大小近似相等的两个半圆形部54和55，在它们之间具有两个相等的气隙GpG2，并且在每个间隙中具有磁场传感器，如所示的霍尔元件I或者28。这种结构对于电缆45的定位更加可靠。但是为了抑制外部磁场的寄生影响，需要完全对称的系统气隙G1-霍尔I和气隙G2-霍尔2，这个尤其在钳式电流变换器中难以实现。此外，在钳式变换器的情况下，这个结构也遭受不良的可重复性。
[0101]图19示出了电流变换器的测量头部40的第一实施例。头部40具有包括三个铁磁件53-55的近似圆形的芯件46。件53具有比半圆形更长的弧形形状。两个件54和55是比1/4圆形更短的弧形。件53和54之间以及件53和55之间的接触面彼此大致平行。这些测量的结果如下:[0102]-铁磁件53的形状像字母C。这使得由外部磁场Bext引起的外部磁通量Oext被引导到磁芯46的没有气隙的侧(图19中的左侧)。换句话说，件53保护霍尔元件I不受到外部磁场Brart的影响；具有C形件53的芯件具有自屏蔽效应。
[0103]-这两个件54和55可以彼此刚性地连接(通过未示出的无磁性部件)，但是气隙G1形成在它们之间以及磁场传感器被放置在气隙G1中。该解决方案允许头部在除了气隙G1之外的位置中分拆成两个部分，使得气隙G1的宽度总是相同，由此在重新装配头部时不受任何机械对准误差的影响。
[0104]-优选地，在件53和54之间以及件53和55之间的接触面处的两个寄生的气隙Gpl和Gp2的区域分别远大于在图19中示出的情况中的区域。这也产生了钳式操作的更好的可重复性。
[0105]-如果件53的弧形不比半圆形长，则芯件46的夹持间隙达到其最大值，其与芯件46的内径一样大。
[0106]图20示出了图19中示出的实施例的变型，其中芯件46的件53具有在三个侧上完全包围运送电流的电缆45的U形。件54、55较短并且几乎是直的。该解决方案进一步提供了对外部磁场的抗扰性，因为外部磁通量优先穿过件53的圆形部，由此围绕磁场传感器。换句话说，具有U形的件53的这种芯件46具有优良的自屏蔽效应。件54、55通过无磁性的部件56彼此刚性地连接，以便在它们之间形成气隙G1并且磁场传感器被放置在气隙G1中。
[0107]图21示出了芯件46包括两个件54和55的实施例，其中第一件53具有U形并且件54是直的件。例如，U形件53的形状和/或截面是矩形。件54被设置在U形件53的腿的一侧上，使得磁路中具有气隙GpG2的部分相对于U形件53旋转90°。因此，由在所包围的电缆45中流动的电流I产生的磁场B在霍尔元件I和28的位置处指向与电缆45的纵轴平行的方向(其是在示出的坐标系统中的Y轴)。这个结构通过件53、54自屏蔽，不受到外部磁场Bext的X和Z分量影响。仅仅外部磁场的Y分量被霍尔元件I和28 “见到”。但是铁磁芯件46的件53、54在Y方向上较短，使得在那个方向上的磁集中效应最小。此外，由于由电流I产生的磁场B的方向在两个霍尔元件I和28中是相反的，并且外部磁场Bext的Y分量的方向是相同的，所以由于外部磁场Bext而产生的信号可以被消除。因此这个解决方案提供进一步改进的对外部磁场的抗扰性，尤其针对没有显著的Y分量的、由与电缆45平行地设置的其它电缆产生的磁场。
[0108]图22示出了图21的实施例的变型的俯视图，其中具有被设置在芯件46的件53的腿的相对侧处的两个直的件54a、54b，使得四个气隙(仅仅两个气隙Gla、Glb是可见的)被形成，分别具有一个霍尔元件Ia或者lb、28a、28b(不可见)。由于由电流I产生的磁场Ba、Bb的方向在两个霍尔元件la、lb中是相反的，并且外部磁场Brait的Y分量的方向是相同的，所以由于外部磁场Brart而产生的信号可以被消除。因此，这个解决方案提供与外部磁场的方向无关的、更进一步改进的对外部磁场的抗扰性。此外，由于霍尔元件Ia或者lb、28a、28b相对于芯件46的件53的位置的对称性，极大地提高了钳式操作的可重复性。对于这个解决方案，两个件54、55在件53的相对侧上相对于件53的对称平面对称地布置。
[0109]如图19-22中示出的电流变换器的多个头部可以被并行地使用。头部沿着电缆45的轴线彼此大致平行地设置。每个头部可以绕电缆45的轴线旋转各自的角度或者相同的角度，例如90°或者180°的角度。头部的磁性传感器可以被平行地操作。替换地，每个磁性传感器或者一对磁性传感器可以被连接到分离的电子电路，以建立几个磁式变换器，并且所有磁式变换器的信号输出被求和，并且该信号的总和表不整个电流变换器系统的输出信号。与图19-22中示出的各个电流变换器相比，这个解决方案提供更好的信号噪音比、改进的对外部磁场的抗扰性以及对所包围的运送电流的电缆45的位置的更低灵敏度。
[0110]图23示出了包括像图17中示出的两个芯件结构的电流变换器的头部40的示例。该两个芯件结构沿着轴线50被彼此大致平行地设置并且沿着轴线50彼此被隔开预定距离。电缆45沿着轴线50延伸。第二芯件47绕电缆45的轴线相对于第一芯件46旋转大致180°的角度。
[0111]图23的头部40包括形成两个磁路的两个铁磁芯件46和47，这两个铁磁芯件都分别具有气隙G1或者G2并且分别具有寄生的气隙Glp或者G2p。芯件46、47沿着电缆45的方向彼此相隔一定距离来放置。第一霍尔元件I被放置在第一芯件46的气隙中，第二霍尔元件28被放置在第二芯件47的气隙中。流过电缆45的电流产生磁场B。两个芯件46、47的气隙G1和G2优选被设置在相对于中心轴线50的径向相反的侧处，使得由在电缆45中流动的电流I产生的磁场B在霍尔元件I和28的位置处指向相反的方向(由指向相反的方向的箭头示出)。因此，两个霍尔元件I和28的输出信号的差值与可能存在的外部磁场Brait无关。图23中示出的铁磁芯件46和47可以容易地由图19-22中示出的芯件中的任何一个来代替。此外，可以增加附加的这种芯件。这使得对外部磁场的抗扰性和信噪比进一步提高、使得对所包围的运送电流的电缆45的位置的灵敏度更低以及可重复性更好。
[0112]对于钳式应用中的使用，例如在钳式安培计中，头部40在机械上至少包括彼此可拆卸的两个部分，使得能够在电缆45周围设置头部40。这意味着芯件46、47都包括至少两个铁磁件。图24A和24B示出了根据优选实施例的头部40的两个部分，其中每个芯件46、
47包括半圆形的并且大小几乎相同的两个铁磁半芯件。头部40的两个部均包括基体，在该基体上半芯件以浮动的方式被安装并且弹簧被设置以保证半芯件之间的可重复接触。第一霍尔元件I被安装在芯件46上的半芯件的一端，第二霍尔元件28被安装在相同头部的芯件47的半芯件的一端上，并且正如所见的位于半芯件的相对端上。在头部40的两个部被安装时，芯件46的第一半芯件的第一端和第二半芯件的第一端彼此接触，同时第一半芯件的第二端和第二半芯件的第二端被气隙隔开。芯件47同样如此。霍尔元件1、28在头部40的安装状态下与限定各个气隙的宽度的凸出框或者其他间距保持部件相邻。两个部的基体具有例如销和容纳销的圆锥形开口的自动对准部件以及在连通状态下在两个部分之间生成吸引力、回弹力。这确保在头部40的两个部被夹紧在电缆45周围时一方面半芯件的第一端可重复地接触并且另一方面气隙的宽度总是相同。
[0113]对于在应用中的使用，其中头部40不一定是可拆卸的，铁磁芯件46、47可以包括尽可能少的铁磁件，以便避免任何寄生的气隙。
[0114]铁磁芯件46、47的材料必须具有至少1000的相对高的磁导率，因为相对高的磁导率有助于保护霍尔元件1、28不受任何可能的环境磁场影响。此外，铁磁芯件46、47理想地应该没有剩余磁场。由于难以实现，铁磁芯件46、47应该是可容易地去磁的。为了这个目的，线圈52被卷绕在四个半芯件的每一个上并且头部40设有必需的电子电路，以在使铁磁芯件46、47去磁的去磁模式下操作线圈52。使芯件去磁的传统方法是以递减的励磁沿相反的方向使它磁化若干次。例如利用包括线圈52和电容器的谐振电路，通过线性地增加流过谐振电路的电流的频率直到达到谐振电路的共振频率、在那里保持一段时间然后指数地减少该电流来实现。
[0115]钳式安培计可以在所谓的开环模式或者闭环模式下被操作。在后者中，线圈52在测量的时候被提供有线圈电流，该线圈电流在各个磁芯的气隙中建立与由流过电缆45的电流所建立的磁场相反的磁场。线圈电流的强度被调节，使得被放置在各个气隙中的霍尔元件的霍尔电压等于零。
[0116]在头部40的所有这些实施例中，头部40也可以具有被位置在靠近霍尔元件I的气隙中的第二和/或第三等的霍尔元件。附加的霍尔元件的使用增加了信噪比。此外，如几个图所示，铁磁芯件46和47的形状不限于圆环形。铁磁芯件可以具有任何其它合适的形状，例如矩形形状或者D形。
[0117]霍尔元件可以被AMR (各向异性磁阻传感器)传感器或者GMR传感器或者磁通门传感器或者任何其他类型的磁场传感器取代。图25示出了具有AMR传感器19、31的这种头部40的实施例。因为AMR传感器19、31通常对与它们的IC外罩的顶表面平行地延伸的磁场方向灵敏，它们优选地不放置在铁磁芯件46、47的气隙中而是与气隙邻近，使得气隙可以被保持得很小。因此AMR传感器19、31处于环绕气隙附近的空间的发散磁场中。如芯件46的俯视图中所示，这可以允许四个AMR传感器19a-19d被安装在限制芯件46、47的面向气隙的面的四个边缘处。四个AMR传感器19a-19d可以被并行地连接并且如同一个AMR传感器那样地工作。图27示出了安装AMR传感器的又一个方式。在这种情况下，芯件46的端面彼此没有平行地延伸，而是具有角度，使得AMR传感器19的外罩在端面之间的气隙中找到足够的空间。AMR传感器19的外罩以合适的方式被定位，以使AMR传感器19与气隙中的磁力线51对准，这使得芯件46的端面几乎垂直并且因此被弯曲。AMR传感器可以由GMR传感器代替。
[0118]出于清楚的原因而未按实际比例绘制的图28示出了头部40包括四个几乎相同的铁磁芯件46、47、48以及49的实施例,每个铁磁芯件分别形成具有气隙G1或者G2或者63或者G4的磁路，以及被放置在气隙中的磁场传感器57.1-57.4 (例如霍尔元件、AMR或者GMR传感器或者磁通门传感器或者任何其它合适的磁场传感器)。铁磁芯件46、47、48以及49可以包括一个铁磁件，或者如同所示，包括两个铁磁件使得铁磁芯件46、47、48以及49可以被各易地夹紧在电缆45上以及从电缆45拆卸。在后者的情况中，在芯件的两个件之间存在寄生的气隙Gpl或者Gp2或者Gp3或者Gp4。铁磁芯件46、47、48以及49彼此大致平行地设置并且沿着轴线50彼此间隔开预定的距离以及绕轴线50相对于彼此旋转预定的旋转角，使得铁磁芯件46、47、48以及49的气隙GpG2A3以及G4位于不同的角度。在图28中示出的实施例中，旋转角大约是90°。头部40可以包括任意数量的铁磁芯件，例如2、3、4或更多。尽管优选的旋转角大约是360° /(铁磁芯件的数量)，但是也可以选择任何其它的旋转角。各个铁磁芯件可以分别相对于它们相邻的芯件大致旋转任意的旋转角。
[0119]对于头部40,磁场传感器被放置在气隙中，这表不霍尔兀件优选被放置在气隙中，AMR传感器、磁通门传感器以及磁阻传感器优选地被放置在气隙附近。但是具有对磁场的芯片面内分量灵敏的霍尔磁性传感器(诸如结合有平面磁力集中器的霍尔或垂直霍尔)；这种霍耳传感器也应该被放置在气隙附近。同样地，具有对磁场的与芯片面正交的分量灵敏的AMR磁性传感器(诸如霍尼韦尔类型的HMC1051z);这样的AMR传感器应该被放置在气隙中。
[0120]如上所述具有包括两个芯件46和47以及两个霍尔元件1、28的各个头部40的系统能够检测低至大约I μ A(微安)的泄漏电流。如果使用以下系统:每一头部40具有包括气隙的仅仅一个铁磁芯和放置在气隙中或者放置在除气隙外的发散磁场中的一个磁场传感器，则可以检测低至100 μ A数量级的泄漏电流。图17示出了具有仅仅一个磁场传感器(在这种情况下是霍尔元件I)的头部40的主要机械结构的示意图。
[0121]根据本发明的电流变换器提供以下的几个特征和优点:
[0122]-有助于消除共模信号的若干措施，其中尤其，每一头部使用具有两个霍尔元件或者AMR或者磁通门或者磁阻传感器的两个铁磁芯，设计用于全差分操作的电子电路，磁场传感器偏置方法将在磁场传感器的端子处的输出电压作为大小一样的电压但是相对于地的符号相反的电压来提供，变压器耦接在磁场传感器和前置放大器之间。
[0123]-将磁场传感器的电压端子耦接到前置放大器的变压器允许电子电路实现非常接近于磁场传感器的电阻的热噪声的等效输入噪声。
[0124]-电子电路在完全差分模式下工作。每个安培计的操作与差分放大器的操作相似，其中有用的磁场对应于差分电压并且外部磁场对应于允许将所需要的磁场与外部磁场的有效分离的共模电压。
[0125]-两个或更多铁磁芯件的使用使得外部磁场的影响明显减少，由此增加电流变换器的灵敏度。
[0126]在一些应用中，头部可以被配备有足够小以安装在各个铁磁芯件的气隙中的任何合适的磁场传感器。在应用中，在磁场传感器的输出信号被稱接到变压器的情形下，磁场传感器必须是可以被调制为产生交流电压或者电流输出信号的一种类型，如以上所示的霍尔效应、AMR和磁通门传感器。
[0127]虽然已经示出和描述了本发明的实施例和应用，但是对于理解本发明公开内容的本领域技术人员明显的是，在不脱离本文中的发明构思的情况下，可以具有比如上所述的变型更多的变型例。因此，本发明仅限于所附权利要求书及其等效技术方案的主旨。
【权利要求】
1.一种磁式变换器，包括: 磁场传感器，以及 电子电路，包括: 提供供电电流的电流源(2)， 包括两个输入端子和两个输出端子的变压器(3)， 包括两个输入端子和两个输出端子的全差分前置放大器(4)，所述两个输入端子被耦接到所述变压器(3)的两个输出端子， 包括两个输入端子的相敏检测器出)，所述两个输入端子被耦接到所述前置放大器(4)的输出端子，并且所述相敏检测器(6)提供DC输出电压，以及 配置为操作所述磁场传感器以提供AC输出电压的逻辑模块(5、5a、5c)，其中每个磁场传感器是包括四个端子的霍尔元件(I)，所述四个端子用来接收供电电流并且传送输出电压，并且所述逻辑模块(5)包括根据预定的旋转电流法则将所述霍尔元件(I)耦接到所述电流源(2)和所述变压器(3)的输入端子的电路，或者其中 所述磁场传感器是AMR传感器(19)，所述AMR传感器(19)包括用来接收供电电流并且传送输出电压的四个端子和用来接收对所述输出电压的极性进行改变的设置和重置电流脉冲的两个端子，其中用来接收供电电流的端子被耦接到所述电流源(2)，用来传送输出电压的端子被耦接到所述变压器(3)的输入端子，以及用来接收设置和重置电流脉冲的端子被耦接到所述逻辑模块(5)，并且所述逻辑块(5a)包括根据预定的频率来传送设置和重置电流脉冲的电路，或者其中 所述磁场传感器是包括四个端子的磁通门传感器，所述四个端子用来接收激励电流并且传送输出电压，其中用来接收所述激励电流的端子被耦接到所述电流源(2)并且用来传送输出电压的端子被耦接到所述变压器(3)的输入端子，其中所述逻辑模块(5c)包括控制所述电流源(2)以提供作为具有预定频率的AC电流的供电电流的电路。
2.—种磁式变换器，包括: 第一磁场传感器和第二磁场传感器，以及 电子电路，包括: 提供第一供电电流的第一电流源(2)， 提供第二供电电流的第二电流源(29)， 变压器(3)，包括至少一个芯件、两个初级绕组以及至少一个次级绕组， 包括两个输入端子和两个输出端子的全差分前置放大器(4)，所述两个输入端子被耦接到所述变压器(3)的至少一个次级绕组的两个输出端子， 包括两个输入端子的相敏检测器出)，所述两个输入端子被耦接到所述前置放大器(4)的输出端子并且提供DC输出电压，以及 配置为操作所述磁场传感器以提供AC输出电压的逻辑模块(5、5a、5c)，其中所述第一磁场传感器和所述第二磁场传感器都是包括四个端子的霍尔元件(1、28)，所述四个端子用来接收供电电流并且传递输出电压，并且所述逻辑模块(5)包括根据预定的旋转电流法则将所述第一霍尔元件(I)耦接到所述第一电流源(2)和所述变压器(3)的第一初级绕组并且根据所述预定的旋转电流法则将所述第二霍尔元件(28)耦接到第二电流源(29)和所述变压器(3)的第二初级绕组的电路，或者其中所述第一磁场传感器和所述第二磁场传感器都是AMR传感器(19、31)，所述AMR传感器(19,31)包括用来接收供电电流和传送输出电压的四个端子以及用来接收对所述输出电压的极性进行改变的设置和重置电流脉冲的两个端子，其中用来接收所述第一 AMR传感器(19)的供电电流的端子被耦接到所述第一电流源(2)，用来传送所述第一 AMR传感器(19)的输出电压的端子被耦接到所述变压器(3)的所述第一初级绕组，用来接收所述第二 AMR传感器(31)的供电电流的端子被耦接到所述第二电流源(29)，用来传送所述第二AMR传感器(31)的输出电压的端子被耦接到所述变压器(3)的第二初级绕组，以及用来接收所述第一 AMR传感器(19)和所述第二 AMR传感器(31)的设置和重置电流脉冲的端子被耦接到所述逻辑模块(5a)，以及所述逻辑模块(5a)包括根据预定频率来传送设置和重置电流脉冲的电路，或者其中 所述第一磁场传感器和所述第二磁场传感器都是包括四个端子的磁通门传感器(32、33)，所述四个端子用来接收激励电流和传送输出电压，其用来接收所述第一磁通门传感器(32)的激励电流的端子被耦接到所述第一电流源(2)并且用来传送所述第一磁通门传感器(32)的输出电压的端子被耦接到所述变压器(3)的第一初级绕组，用来接收所述第二磁通门传感器(33)的激励电流的端子被耦接到所述第二电流源(29)并且用来传送所述第二磁通门传感器(33)的输出电压的端子被耦接到所述变压器(3)的第二初级绕组，其中所述逻辑模块(5c)包括控制所述电流源(2，29)以提供作为具有预定频率的AC电流的供电电流的电路。
3.根据权利要求1或者2的磁式变换器，其中，所述电流源(2、29)配置为:当以地GND为参考时出现在各个磁场传感器的第一电压端子处的电压和出现所述第二电压端子处的电压大小大约相等但是具有相反的符号。
4.一种用于测量流过电缆(45)的电流的电流变换器，包括根据权利要求1或者3所述的磁式变换器和头部(40)，所述头部(40)包括具有气隙(Gl)的单个铁磁芯件(46)，其中所述磁场传感器(1、19)被安装在`所述铁磁芯件(46)的气隙(G1)内或者附近。
5.一种用于测量流过电缆(45)的电流的电流变换器，包括根据权利要求2或者3所述的磁式变换器以及头部(40)，所述头部(40)包括具有气隙(G1)的第一铁磁芯件(46)以及具有气隙(G2)的第二铁磁芯件，其中所述第一磁场传感器(I; 19; 32)被安装在所述第一铁磁芯件的气隙(G1)内或者附近并且所述第二磁场传感器(28; 31; 33)被安装在所述第二铁磁芯件(47)的气隙(G2)内或者附近。
【文档编号】G01R19/15GK103529277SQ201310279186
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年7月4日 优先权日:2012年7月6日
【发明者】拉迪沃耶·波波维奇, 马里安·布拉戈耶维奇, 萨沙·迪米特里耶维奇, 卡伦·路易斯·劳, 伊恩·詹姆斯·沃克 申请人:塞尼斯公司