一种双级电流传感器的制作方法

本发明属于电流测量技术领域，具体涉及一种双级电流传感器。

背景技术：

电流传感器广泛应用于工业现场设备和电力系统一次保护及控制回路中，用于测量线路中的电流，电流测量中使用的电流传感器主要有：分压电阻、电流互感器、霍尔电流传感器、罗氏线圈、磁通门电流传感器、磁阻抗效应磁传感器、以及光纤电流传感器等等，电流传感器基本的性能要求之一是具有低的测量误差，其中磁通门电流传感器具有低温漂和低漂移以及较低的测量误差的优点而得到较广泛的应用。但是，磁通门电流传感器的调制磁通会在副边绕组中产生感应纹波电流，从而增大的电流传感器的测量误差。

为降低电流传感器的测量误差，申请号为201110384850.2的中国专利：“双轴磁通门电流传感器”公开了一种技术方案，如图1所示，包含磁通门检测探头、零磁通电流互感器和信号处理电路，其中，磁通门检测探头由两个内环形磁芯c1和c2、激励绕组和感应绕组构成，零磁通电流互感器由一个外环形磁芯c3和二次侧绕组构成，另有一个反馈绕组将两个内环形磁芯c1和c2及外环形磁芯c3三个磁芯一并缠绕起来；信号处理电路分为激励电路和检测电路两部分，激励电路部分包括激励信号发生电路、电压比较器和功率放大电路，检测电路部分包括rlc谐振电路、差分放大电路、带通滤波电路、相敏检波电路、差分平滑滤波电路、反馈电路、压控电流源和取样电阻，磁通门检测探头检测出的电流信号与零磁通电流互感器检测出的误差电流信号相叠加后通过压控电流源输出电流传感器信号，从而降低了的磁通门电流传感器的测量误差。但压控电流源的误差将叠加到电流传感器的输出电流中，从而引入测量误差，使电流传感器的测量误差增大。

技术实现要素：

为进一步降低电流传感器的测量误差，解决压控电流源引入的测量误差的问题，本发明提供了一种双级电流传感器，包括第一级直流电流传感器和第二级电流传感器，第二级电流传感器可以是直流电流传感器也可以是交流电流传感器，第一级直流电流传感器用于检测被测电流，第二级电流传感器用于检测第一级直流电流传感器的输出信号的误差值,然后将第一级直流电流传感器的输出信号与第二级电流传感器的输出信号进行叠加并输出，从而降低双级电流传感器的测量误差。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下多种技术方案：

方案一：一种双级电流传感器，包括：直流电流传感器、辅助磁芯、一次线圈绕组、二次线圈绕组、辅助检测线圈绕组、辅助补偿线圈绕组、辅助回路信号处理电路；

所述一次线圈绕组、所述二次线圈绕组、所述辅助检测线圈绕组以及所述辅助补偿线圈绕组绕制在所述辅助磁芯上；

所述一次线圈绕组的非同名端与所述直流电流传感器的电流输入端的正端相连接；

所述二次线圈绕组的同名端与所述辅助补偿线圈绕组的同名端相连接，所述二次线圈绕组的非同名端与所述直流电流传感器的输出端相连接；

所述辅助回路信号处理电路的输入端的正端与所述辅助检测线圈绕组的同名端相连接，所述辅助回路信号处理电路的输入端的负端与所述辅助检测线圈绕组的非同名端相连接，所述辅助回路信号处理电路的输出端与所述辅助补偿线圈绕组的非同名端相连接；

所述辅助检测线圈绕组的同名端与所述辅助补偿线圈绕组的同名端相连接；或者，所述辅助检测线圈绕组的同名端与所述辅助补偿线圈绕组的非同名端相连接；或者，所述辅助检测线圈绕组的非同名端与所述辅助补偿线圈绕组的同名端相连接；或者，所述辅助检测线圈绕组的非同名端与所述辅助补偿线圈绕组的非同名端相连接；

所述辅助回路信号处理电路的电源地与所述直流电流传感器的电源地相连接；

所述一次线圈绕组的同名端和所述直流电流传感器的电流输入端的负端为双级电流传感器的电流输入端,所述二次线圈绕组的同名端和所述直流电流传感器的电源地为双级电流传感器的信号输出端。

优选的，所述二次线圈绕组的匝数与所述一次线圈绕组的匝数的比值等于所述直流电流传感器的额定输入电流与所述直流电流传感器的额定输出电流的比值。

优选的，所述辅助补偿线圈绕组的匝数小于或等于所述二次线圈绕组的的匝数。

第一级直流电流传感器为所述直流电流传感器，第二级电流传感器由所述辅助磁芯、所述一次线圈绕组、所述二次线圈绕组、所述辅助检测线圈绕组、所述辅助补偿线圈绕组、所述辅助回路信号处理电路构成，第一级直流电流传感器用于检测被测电流，第二级电流传感器用于检测第一级直流电流传感器的输出信号的误差值,然后将第一级直流电流传感器的输出信号与第二级电流传感器的输出信号进行叠加并输出，从而降低双级电流传感器的测量误差，双级电流传感器的信号输出端的输出电流值与双级电流传感器的电流输入端的输入电流值成正比。

方案二：一种双级电流传感器，包括：直流电流传感器、辅助磁芯、一次线圈绕组、二次线圈绕组、辅助补偿线圈绕组、辅助回路信号处理电路；

所述一次线圈绕组、所述二次线圈绕组、所述辅助补偿线圈绕组绕制在所述辅助磁芯上；

所述一次线圈绕组的非同名端与所述直流电流传感器的电流输入端的正端相连接；

所述二次线圈绕组的同名端与所述辅助补偿线圈绕组的同名端相连接，所述二次线圈绕组的非同名端与所述直流电流传感器的输出端相连接；

所述辅助回路信号处理电路的输入端的正端与所述辅助补偿线圈绕组的同名端相连接，所述辅助回路信号处理电路的输入端的负端和所述辅助回路信号处理电路的输出端与所述辅助补偿线圈绕组的非同名端相连接；

所述辅助回路信号处理电路的电源地与所述直流电流传感器的电源地相连接；

所述一次线圈绕组的同名端和所述直流电流传感器的电流输入端的负端为双级电流传感器的电流输入端,所述二次线圈绕组的同名端和所述直流电流传感器的电源地为双级电流传感器的信号输出端。

优选的，所述二次线圈绕组的匝数与所述一次线圈绕组的匝数的比值等于所述直流电流传感器的额定输入电流与所述直流电流传感器的额定输出电流的比值。

优选地，所述辅助补偿线圈绕组的匝数小于或等于所述二次线圈绕组的匝数。

第一级直流电流传感器为所述直流电流传感器，第二级电流传感器由所述辅助磁芯、所述一次线圈绕组、所述二次线圈绕组、所述辅助补偿线圈绕组、所述辅助回路信号处理电路构成，双级电流传感器的信号输出端的输出电流值与双级电流传感器的电流输入端的输入电流值成正比。

方案三：一种双级电流传感器，包括：直流电流传感器、辅助磁芯、一次线圈绕组、二次线圈绕组、辅助补偿线圈绕组、辅助补偿电阻、负载电阻；

所述一次线圈绕组、所述二次线圈绕组以及所述辅助补偿线圈绕组绕制在所述辅助磁芯上；

所述一次线圈绕组的非同名端与所述直流电流传感器的电流输入端的正端相连接；

所述二次线圈绕组的非同名端与所述直流电流传感器的电流输出端相连接；

所述负载电阻的一端与所述二次线圈绕组的同名端相连接，所述负载电阻的另一端与所述直流电流传感器的电源地相连接；

所述辅助补偿电阻的两端分别连接到所述辅助补偿线圈绕组的两端；

所述一次线圈绕组的同名端与所述直流电流传感器的电流输入端的负端为双级电流传感器的电流输入端；

所述辅助补偿线圈绕组的非同名端与所述二次线圈绕组的同名端相连接，所述辅助补偿线圈绕组的同名端与所述直流电流传感器的电源地为双级电流传感器的信号输出端；或者，所述辅助补偿线圈绕组的同名端与所述直流电流传感器的电源地相连接，所述二次线圈绕组的同名端和所述辅助补偿线圈绕组的非同名端为双级电流传感器的信号输出端。

优选的，所述二次线圈绕组的匝数与所述一次线圈绕组的匝数的比值等于所述直流电流传感器的额定输入电流与所述直流电流传感器的额定输出电流的比值。

优选的，所述辅助补偿线圈绕组的匝数与所述二次线圈绕组的匝数的比值小于或等于所述辅助补偿电阻的阻抗值与所述负载电阻的阻抗值的比值。

第一级直流电流传感器为所述直流电流传感器，第二级电流传感器由所述辅助磁芯、所述一次线圈绕组、所述二次线圈绕组、所述辅助补偿线圈绕组、所述辅助补偿电阻构成，双级电流传感器的信号输出端的输出信号电压值与双级电流传感器的电流输入端的输入电流值成正比。

方案四：一种双级电流传感器，包括：直流电流传感器、辅助磁芯、一次线圈绕组、二次线圈绕组、辅助补偿线圈绕组、辅助磁场传感器、辅助回路信号处理电路；

所述辅助磁场传感器放置在所述辅助磁芯的磁路中，用于检测所述辅助磁芯中的磁场强度并输出与所述辅助磁芯中的磁场强度成比例的信号；所述辅助磁场传感器的信号输出端的正端和负端分别与所述辅助回路信号处理电路的信号输入端的正端和负端相连接，所述辅助回路信号处理电路将所述辅助磁场传感器的信号输出转换成电流信号输出；

所述一次线圈绕组、所述二次线圈绕组以及所述辅助补偿线圈绕组绕制在辅助磁芯上；

所述一次线圈绕组的非同名端与所述直流电流传感器的电流输入端的正端相连接；

所述二次线圈绕组的同名端与所述辅助补偿线圈绕组的同名端相连接，所述二次线圈绕组的非同名端与所述直流电流传感器的电流输出端相连接；

所述辅助补偿线圈绕组的非同名端与所述辅助回路信号处理电路的信号输出端相连接；

所述辅助回路信号处理电路的电源地与所述直流电流传感器的电源地相连接；

所述一次线圈绕组和同名端和所述直流电流传感器的电流输入端的负端为双级电流传感器的电流输入端,所述二次线圈绕组的同名端和所述直流电流传感器的电源地为双级电流传感器的信号输出端。

优选的，所述二次线圈绕组的匝数与所述一次线圈绕组的匝数的比值等于所述直流电流传感器的额定输入电流与所述直流电流传感器的额定输出电流的比值。

优选的，所述辅助补偿线圈绕组的匝数小于或等于所述二次线圈绕组的匝数。

第一级直流电流传感器为所述直流电流传感器，第二级电流传感器由所述辅助磁芯、所述一次线圈绕组、所述二次线圈绕组、所述辅助补偿线圈绕组、所述辅助磁场传感器、所述辅助回路信号处理电路构成，双级电流传感器的信号输出端的输出电流值与双级电流传感器的电流输入端的输入电流值成正比。

方案五：一种双级电流传感器，包括：主磁芯、辅助磁芯、一次线圈绕组、二次线圈绕组、辅助检测线圈绕组、辅助补偿线圈绕组、主磁场传感器、主回路信号处理电路、辅助回路信号处理电路；

所述主磁场传感器放置在所述主磁芯的磁路中，用于检测所述主磁芯中的磁场强度并输出与所述主磁芯中的磁场强度成比例的信号；所述主磁场传感器的信号输出端的正端和负端分别与所述主回路信号处理电路的信号输入端的正端和负端相连接，所述主回路信号处理电路将所述主磁场传感器的信号输出转换成电流信号输出；

所述一次线圈绕组绕制在所述主磁芯和所述辅助磁芯上；或者，所述一次线圈绕组的一半绕组绕制在所述主磁芯上，所述一次线圈绕组的另一半绕组绕制在所述辅助磁芯上；

所述二次线圈绕组绕制在所述主磁芯和所述辅助磁芯上；或者，所述二次线圈绕组的一半绕组绕制在所述主磁芯上，所述二次线圈绕组的另一半绕组绕制在所述辅助磁芯上；

所述辅助检测线圈绕组和所述辅助补偿线圈绕组绕制在所述辅助磁芯上；

所述二次线圈绕组的同名端与所述辅助补偿线圈绕组的同名端相连接，所述二次线圈绕组的非同名端与所述主回路信号处理电路的输出端相连接；

所述辅助回路信号处理电路的输入端的正端与所述辅助检测线圈绕组的同名端相连接，所述辅助回路信号处理电路的输入端的负端与所述辅助检测线圈绕组的非同名端相连接，所述辅助回路信号处理电路的输出端与所述辅助补偿线圈绕组的非同名端相连接；

所述辅助检测线圈绕组的同名端与所述辅助补偿线圈绕组的同名端相连接；或者，所述辅助检测线圈绕组的同名端与所述辅助补偿线圈绕组的非同名端相连接；或者，所述辅助检测线圈绕组的非同名端与所述辅助补偿线圈绕组的同名端相连接；或者，所述辅助检测线圈绕组的非同名端与所述辅助补偿线圈绕组的非同名端相连接；

所述主回路信号处理电路的电源地与所述辅助回路信号处理电路的电源地相连接；

所述一次线圈绕组的两端为双级电流传感器的电流输入端,所述二次线圈绕组的同名端和所述主回路信号处理电路的电源地为双级电流传感器的信号输出端。

优选的，当所述二次线圈绕组绕制在所述主磁芯和所述辅助磁芯上时，所述辅助补偿线圈绕组的匝数小于或等于所述二次线圈绕组的匝数；或者，当所述二次线圈绕组的一半绕组绕制在所述主磁芯上，所述二次线圈绕组的另一半绕组绕制在所述辅助磁芯上时，所述辅助补偿线圈绕组的匝数小于或等于所述二次线圈绕组中绕制于辅助磁芯上的线圈绕组的匝数。

第一级直流电流传感器由所述主磁芯、所述一次线圈绕组、所述二次线圈绕组、所述主磁场传感器、所述主回路信号处理电路构成，第二级电流传感器由所述辅助磁芯、所述一次线圈绕组、所述二次线圈绕组、所述辅助检测线圈绕组、所述辅助补偿线圈绕组、所述辅助回路信号处理电路构成，双级电流传感器的信号输出端的输出电流值与双级电流传感器的电流输入端的输入电流值成正比。

方案六：一种双级电流传感器，包括：主磁芯、辅助磁芯、一次线圈绕组、二次线圈绕组、辅助补偿线圈绕组、主磁场传感器、主回路信号处理电路、辅助回路信号处理电路；

所述主磁场传感器放置在所述主磁芯的磁路中，用于检测所述主磁芯中的磁场强度并输出与所述主磁芯中的磁场强度成比例的信号，所述主磁场传感器的信号输出端的正端和负端分别与所述主回路信号处理电路的信号输入端的正端和负端相连接，所述主回路信号处理电路将所述主磁场传感器的信号输出转换成电流信号输出；

所述一次线圈绕组绕制在所述主磁芯和所述辅助磁芯上；或者，所述一次线圈绕组的一半绕组绕制在所述主磁芯上，所述一次线圈绕组的另一半绕组绕制在所述辅助磁芯上；

所述二次线圈绕组绕制在所述主磁芯和所述辅助磁芯上；或者，所述二次线圈绕组的一半绕组绕制在所述主磁芯上，所述二次线圈绕组的另一半绕组绕制在所述辅助磁芯上；

所述辅助补偿线圈绕组绕制在所述辅助磁芯上；

所述二次线圈绕组的同名端与所述辅助补偿线圈绕组的同名端相连接，所述二次线圈绕组的非同名端与所述主回路信号处理电路的输出端相连接；

所述辅助补偿线圈绕组的同名端与所述辅助回路信号处理电路的输入端的正端相连接，所述辅助补偿线圈绕组的非同名端与所述辅助回路信号处理电路的输入端的负端以及所述辅助回路信号处理电路的输出端相连接；

所述主回路信号处理电路的电源地与所述辅助回路信号处理电路的电源地相连接；

所述一次线圈绕组的两端为双级电流传感器的电流输入端,所述二次线圈绕组的同名端和所述主回路信号处理电路的电源地为双级电流传感器的信号输出端。

优选的，当所述二次线圈绕组绕制在所述主磁芯和所述辅助磁芯上时，所述辅助补偿线圈绕组的匝数小于或等于所述二次线圈绕组的匝数；或者，当所述二次线圈绕组的一半绕组绕制在所述主磁芯上，所述二次线圈绕组的另一半绕组绕制在所述辅助磁芯上时，所述辅助补偿线圈绕组的匝数小于或等于所述二次线圈绕组中绕制于辅助磁芯上的线圈绕组的匝数。

第一级直流电流传感器由所述主磁芯、所述一次线圈绕组、所述二次线圈绕组、所述主磁场传感器、所述主回路信号处理电路构成，第二级电流传感器由所述辅助磁芯、所述一次线圈绕组、所述二次线圈绕组、所述辅助补偿线圈绕组、所述辅助回路信号处理电路构成，双级电流传感器的信号输出端的输出电流值与双级电流传感器的电流输入端的输入电流值成正比。

方案七：一种双级电流传感器，包括：主磁芯、辅助磁芯、一次线圈绕组、二次线圈绕组、辅助补偿线圈绕组、主磁场传感器、主回路信号处理电路、负载电阻、辅助补偿电阻；

所述主磁场传感器放置在所述主磁芯的磁路中，用于检测所述主磁芯中的磁场强度并输出与所述主磁芯中的磁场强度成比例的信号；所述主磁场传感器的信号输出端的正端和负端分别与所述主回路信号处理电路的信号输入端的正端和负端相连接，所述主回路信号处理电路将所述主磁场传感器的信号输出转换成电流信号输出；

所述一次线圈绕组绕制在所述主磁芯和所述辅助磁芯上；或者，所述一次线圈绕组的一半绕组绕制在所述主磁芯上，所述一次线圈绕组的另一半绕组绕制在所述辅助磁芯上；

所述二次线圈绕组绕制在所述主磁芯和所述辅助磁芯上；或者，所述二次线圈绕组的一半绕组绕制在所述主磁芯上，所述二次线圈绕组的另一半绕组绕制在所述辅助磁芯上；

所述辅助补偿线圈绕组绕制在所述辅助磁芯上；

所述二次线圈绕组的非同名端与所述主回路信号处理电路的输出端相连接，所述二次线圈绕组的同名端与所述负载电阻的一端相连接，所述负载电阻的另一端与所述主回路信号处理电路的电源地相连接；

所述辅助补偿电阻的两端分别与所述辅助补偿线圈绕组的两端相连接；

所述一次线圈绕组的两端为双级电流传感器的电流输入端；

所述辅助补偿线圈绕组的非同名端与所述二次线圈绕组的同名端相连接，所述辅助补偿线圈绕组的同名端以及所述主回路信号处理电路的电源地为双级电流传感器的信号输出端；或者，所述辅助补偿线圈绕组的同名端与所述主回路信号处理电路的电源地相连接，所述二次线圈绕组的同名端和所述辅助补偿线圈绕组的非同名端为双级电流传感器的信号输出端。

优选的，当所述二次线圈绕组绕制在所述主磁芯和所述辅助磁芯上时，所述辅助补偿线圈绕组的匝数与所述二次线圈绕组的匝数的比值小于或等于所述辅助补偿电阻的阻抗值与所述负载电阻的阻抗值的比值；或者，当所述二次线圈绕组的一半绕组绕制在所述主磁芯上，所述二次线圈绕组的另一半绕组绕制在所述辅助磁芯上时，所述辅助补偿线圈绕组的匝数与所述二次线圈绕组中绕制于所述辅助磁芯上的线圈绕组的匝数的比值小于或等于所述辅助补偿电阻的阻抗值与所述负载电阻的阻抗值的比值。

第一级直流电流传感器由所述主磁芯、所述一次线圈绕组、所述二次线圈绕组、所述主磁场传感器、所述主回路信号处理电路、所述负载电阻构成，第二级电流传感器由所述辅助磁芯、所述一次线圈绕组、所述二次线圈绕组、所述辅助补偿线圈绕组、所述辅助补偿电阻构成，双级电流传感器的信号输出端的输出信号电压值与双级电流传感器的电流输入端的输入电流值成正比。

方案八：一种双级电流传感器，包括：主磁芯、辅助磁芯、一次线圈绕组、二次线圈绕组、辅助补偿线圈绕组、主磁场传感器、辅助磁场传感器、主回路信号处理电路、辅助回路信号处理电路；

所述主磁场传感器放置在所述主磁芯的磁路中，用于检测所述主磁芯中的磁场强度并输出与所述主磁芯中的磁场强度成比例的信号，所述主磁场传感器的信号输出端的正端和负端分别与所述主回路信号处理电路的信号输入端的正端和负端相连接，所述主回路信号处理电路将所述主磁场传感器的信号输出转换成电流信号输出；

所述辅助磁场传感器放置在所述辅助磁芯的磁路中，用于检测所述辅助磁芯中的磁场强度并输出与所述辅助磁芯中的磁场强度成比例的信号，所述辅助磁场传感器的信号输出端的正端和负端分别与所述辅助回路信号处理电路的信号输入端的正端和负端相连接，所述辅助回路信号处理电路将所述辅助磁场传感器的信号输出转换成电流信号输出；

所述一次线圈绕组绕制在所述主磁芯和所述辅助磁芯上；或者，所述一次线圈绕组的一半绕组绕制在所述主磁芯上，所述一次线圈绕组的另一半绕组绕制在所述辅助磁芯上；

所述二次线圈绕组绕制在所述主磁芯和所述辅助磁芯上；或者，所述二次线圈绕组的一半绕组绕制在所述主磁芯上，所述二次线圈绕组的另一半绕组绕制在所述辅助磁芯上；

所述辅助补偿线圈绕组绕制在所述辅助磁芯上；

所述二次线圈绕组的同名端与所述辅助补偿线圈绕组的同名端相连接，所述二次线圈绕组的非同名端与所述主回路信号处理电路的输出端相连接；

所述辅助补偿线圈绕组的非同名端与所述辅助回路信号处理电路的输出端相连接；

所述主回路信号处理电路的电源地与所述辅助回路信号处理电路的电源地相连接；

所述一次线圈绕组的两端为双级电流传感器的电流输入端,所述二次线圈绕组的同名端和所述主回路信号处理电路的电源地为双级电流传感器的信号输出端。

优选的，当所述二次线圈绕组绕制在所述主磁芯和所述辅助磁芯上时，所述辅助补偿线圈绕组的匝数小于或等于所述二次线圈绕组的匝数；或者，当所述二次线圈绕组的一半绕组绕制在所述主磁芯上，所述二次线圈绕组的另一半绕组绕制在所述辅助磁芯上时，所述辅助补偿线圈绕组的匝数小于或等于所述二次线圈绕组中绕制于辅助磁芯上的线圈绕组的匝数。

第一级直流电流传感器由所述主磁芯、所述一次线圈绕组、所述二次线圈绕组、所述主磁场传感器、所述主回路信号处理电路构成，第二级电流传感器由所述辅助磁芯、所述一次线圈绕组、所述二次线圈绕组、所述辅助补偿线圈绕组、所述辅助磁场传感器、所述辅助回路信号处理电路构成，双级电流传感器的信号输出端的输出电流值与双级电流传感器的电流输入端的输入电流值成正比。

本发明与现有技术相比，有益效果是：本发明的双级电流传感器的第二级电流传感器对第一级直流电流传感器的测量误差进行了补偿，因此具有更低的测量误差的特点。

附图说明

图1是中国专利文献cn201110384850.2公开的双轴磁通门电流传感器的原理图；

图2、图3、图4、图5是本发明实施例1的双级电流传感器的原理图；

图6是本发明实施例2的双级电流传感器的原理图；

图7、图8是本发明实施例3的双级电流传感器的原理图；

图9是本发明实施例4的双级电流传感器的原理图；

图10、图11、图12、图13、图14、图15、是本发明实施例5的双级电流传感器的原理图；

图16、图17、图18是本发明实施例6的双级电流传感器的原理图；

图19、图20、图21、图22、图23、图24是本发明实施例7的双级电流传感器的原理图；

图25、图26、图27是本发明实施例8的双级电流传感器的原理图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。

实施例一：

本实施例对应方案一，如图2所示，一种双级电流传感器，包括：直流电流传感器1、辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、辅助检测线圈绕组5、辅助补偿线圈绕组6、辅助回路信号处理电路7；

二次线圈绕组4的匝数与一次线圈绕组3的匝数的比值等于直流电流传感器1的额定输入电流与额定输出电流的比值；

辅助检测线圈绕组5的匝数等于二次线圈绕组4的匝数。

辅助补偿线圈绕组6的匝数等于二次线圈绕组4的匝数。

一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、辅助检测线圈绕组5以及辅助补偿线圈绕组6绕制在辅助磁芯2上；

一次线圈绕组3的非同名端与直流电流传感器1的电流输入端的正端相连接；

二次线圈绕组4的同名端与辅助补偿线圈绕组6的同名端相连接，二次线圈绕组4的非同名端与直流电流传感器1的输出端相连接；

辅助回路信号处理电路7的输入端的正端与辅助检测线圈绕组5的同名端相连接，辅助回路信号处理电路7的输入端的负端与辅助检测线圈绕组5的非同名端相连接，辅助回路信号处理电路7的输出端与辅助补偿线圈绕组6的非同名端相连接；

辅助检测线圈绕组5的非同名端与辅助补偿线圈绕组6的同名端相连接；

辅助回路信号处理电路7的电源地与直流电流传感器1的电源地相连接；

一次线圈绕组3的同名端和直流电流传感器1的电流输入端的负端为双级电流传感器的电流输入端,二次线圈绕组4的同名端和直流电流传感器1的电源地为双级电流传感器的信号输出端。

第一级直流电流传感器为直流电流传感器1，第二级电流传感器由辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、辅助检测线圈绕组5、辅助补偿线圈绕组6、辅助回路信号处理电路7构成，当在双级电流传感器的信号输出端接入负载电阻8时,在忽略辅助回路信号处理电路7的输入端的电流条件下,有以下方程式:

np*ip-ns*is1-ns*is2-ns*im2＝0

ns/np＝k1

is1＝(ip/k1)*(1-e1)

im2＝e2/zm2

k2*e2+e2＝is2*r02

is＝is1+is2

其中：

np：一次线圈绕组3的匝数；ns：二次线圈绕组4的匝数、辅助检测线圈绕组5的匝数、辅助补偿线圈绕组6的匝数；ip：一次线圈绕组3中的电流；is1：二次线圈绕组4中的电流；is2：辅助补偿线圈绕组6中的电流；im2：辅助磁芯2的励磁电流；zm2：辅助磁芯2的励磁阻抗；k1：直流电流传感器1的额定输入电流与额定输出电流的比值；e1：直流电流传感器1的测量误差；k2：辅助回路信号处理电路7的电压放大倍数；e2：辅助补偿线圈绕组6的感应电势；r02：辅助补偿线圈绕组6的阻抗值；

求解以上方程式，得：

is＝(np/ns)*ip*(1-e)

e＝e1*e2

其中，e2为第二级电流传感器的测量误差：

双级电流传感器的信号输出端的输出电流值is与双级电流传感器的电流输入端的输入电流值ip成正比,双级电流传感器的测量误差e为直流电流传感器1的测量误差e1与第二级电流传感器的测量误差e2的乘积，由于第二级电流传感器的测量误差e2远小于1，因此双级电流传感器的测量误差e比直流电流传感器1的测量误差e1要小得多。

此外，为方便制造，各线圈绕组还可以按不同的方式进行连接：一种双级电流传感器，包括：直流电流传感器1、辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、辅助检测线圈绕组5、辅助补偿线圈绕组6、辅助回路信号处理电路7；

二次线圈绕组4的匝数与一次线圈绕组3的匝数的比值等于直流电流传感器1的额定输入电流与额定输出电流的比值；

一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、辅助检测线圈绕组5以及辅助补偿线圈绕组6绕制在辅助磁芯2上；

一次线圈绕组3的非同名端与直流电流传感器1的电流输入端的正端相连接；

二次线圈绕组4的同名端与辅助补偿线圈绕组6的同名端相连接，二次线圈绕组4的非同名端与直流电流传感器1的输出端相连接；

辅助回路信号处理电路7的输入端的正端与辅助检测线圈绕组5的同名端相连接，辅助回路信号处理电路7的输入端的负端与辅助检测线圈绕组5的非同名端相连接，辅助回路信号处理电路7的输出端与辅助补偿线圈绕组6的非同名端相连接；

如图3所示，辅助检测线圈绕组5的非同名端与辅助补偿线圈绕组6的非同名端相连接；或者，如图4所示，辅助检测线圈绕组5的同名端与辅助补偿线圈绕组6的非同名端相连接；或者，如图5所示，辅助检测线圈绕组5的同名端与辅助补偿线圈绕组6的同名端相连接；

辅助回路信号处理电路7的电源地与直流电流传感器1的电源地相连接；

辅助补偿线圈绕组6的匝数等于二次线圈绕组4的的匝数；

一次线圈绕组3的同名端和直流电流传感器1的电流输入端的负端为双级电流传感器的电流输入端,二次线圈绕组4的同名端和直流电流传感器1的电源地为双级电流传感器的信号输出端。

双级电流传感器的信号输出端的输出电流值is与双级电流传感器的电流输入端的输入电流值ip成正比,双级电流传感器的测量误差e为直流电流传感器1的测量误差e1与第二级电流传感器的测量误差e2的乘积。

实施例二：

本实施例对应方案二，如图6所示，一种双级电流传感器，包括：直流电流传感器1、辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、辅助补偿线圈绕组6、辅助回路信号处理电路7；

二次线圈绕组4的匝数与一次线圈绕组3的匝数的比值等于直流电流传感器1的额定输入电流与额定输出电流的比值；

辅助补偿线圈绕组6的匝数等于二次线圈绕组4的的匝数。

一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、辅助补偿线圈绕组6绕制在辅助磁芯2上；

一次线圈绕组3的非同名端与直流电流传感器1的电流输入端的正端相连接；

二次线圈绕组4的同名端与辅助补偿线圈绕组6的同名端相连接，二次线圈绕组4的非同名端与直流电流传感器1的输出端相连接；

辅助补偿线圈绕组6的同名端与辅助回路信号处理电路7的输入端的正端相连接，辅助补偿线圈绕组6的非同名端与辅助回路信号处理电路7的输入端的负端以及辅助回路信号处理电路7的输出端相连接；

辅助回路信号处理电路7的电源地与直流电流传感器1的电源地相连接；

一次线圈绕组3的同名端和直流电流传感器1的电流输入端的负端为双级电流传感器的电流输入端,二次线圈绕组4的同名端和直流电流传感器1的电源地为双级电流传感器的信号输出端。

第一级电流传感器为所述直流电流传感器1，第二级电流传感器由辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、辅助补偿线圈绕组6、辅助回路信号处理电路7构成，当在双级电流传感器的信号输出端接入负载电阻8时,忽略辅助回路信号处理电路7的输入端的电流,有以下方程式:

np*ip-ns*is1-ns*is2-ns*im2＝0

k1＝ns/np

is1＝(ip/k1)*(1-e1)

im2＝e2/zm2

e2＝is2*r02

is＝is1+is2

其中：

np：一次线圈绕组3的匝数；ns：二次线圈绕组4的匝数、辅助补偿线圈绕组6的匝数；ip：一次线圈绕组3中的电流；is1：二次线圈绕组4中的电流；is2：辅助补偿线圈绕组6中的电流；im2：辅助磁芯2的励磁电流；zm2：辅助磁芯2的励磁阻抗；k1：直流电流传感器1的额定输入电流与额定输出电流的比值；e1：直流电流传感器1的测量误差；e2：辅助补偿线圈绕组6的感应电势；r02：辅助补偿线圈绕组6的阻抗值；

求解以上方程式，得：

is＝(np/ns)*ip*(1-e)

e＝e1*e2

其中，e2为第二级电流传感器的测量误差：

双级电流传感器的信号输出端的输出电流值is与双级电流传感器的电流输入端的输入电流值ip成正比,双级电流传感器的测量误差e为直流电流传感器1的测量误差e1与第二级电流传感器的测量误差e2的乘积，由于第二级电流传感器的测量误差e2远小于1，因此双级电流传感器的测量误差e比直流电流传感器1的测量误差e1要小得多。

实施例三：

本实施例对应方案三，如图7所示，一种双级电流传感器，包括：直流电流传感器1、辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、辅助补偿线圈绕组6、辅助补偿电阻9、负载电阻8。

二次线圈绕组4的匝数与一次线圈绕组3的匝数的比值等于直流电流传感器1的额定输入电流与额定输出电流的比值；

辅助补偿线圈绕组6的匝数等于二次线圈绕组的匝数；

辅助补偿电阻9的阻抗值等于负载电阻8的阻抗值；

一次线圈绕组3、二次线圈绕组4以及辅助补偿线圈绕组6绕制在辅助磁芯2上；

一次线圈绕组3的非同名端与直流电流传感器1的电流输入端的正端相连接；

二次线圈绕组4的非同名端与直流电流传感器1的输出端相连接，二次线圈绕组4的同名端与负载电阻8的一端相连接，负载电阻8的另一端与直流电流传感器1的电源地相连接；

辅助补偿线圈绕组6的非同名端与二次线圈绕组4的同名端相连接；

辅助补偿电阻9的两端分别连接到辅助补偿线圈绕组6的两端；

一次线圈绕组3的同名端与直流电流传感器1的电流输入端的负端为双级电流传感器的电流输入端，辅助补偿线圈绕组6的同名端与直流电流传感器1的电源地为双级电流传感器的信号输出端。

第一级直流电流传感器为直流电流传感器1，第二级电流传感器由辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、辅助补偿线圈绕组6、辅助补偿电阻9构成，有以下方程式:

np*ip-ns*is1-ns*is2-ns*im2＝0

k1＝ns/np

is1＝(ip/k1)*(1-e1)

im2＝e2/zm2

e2＝is2*(r02+rl)

us＝is1*rl+is2*rl

其中：

np：一次线圈绕组3的匝数；ns：二次线圈绕组4的匝数、辅助补偿线圈绕组6的匝数；ip：一次线圈绕组3中的电流；is1：二次线圈绕组4中的电流；is2：辅助补偿线圈绕组6中的电流；im2：辅助磁芯2的励磁电流；zm2：辅助磁芯2的励磁阻抗；k1：直流电流传感器1的额定输入电流与额定输出电流的比值；e1：直流电流传感器1的测量误差；e2：辅助补偿线圈绕组6的感应电势；r02：辅助补偿线圈绕组6的阻抗值；rl：辅助补偿电阻9的阻抗值以及负载电阻8的阻抗值；us：双级电流传感器的信号输出端的信号电压值；

求解以上方程式，得：

us＝(np/ns)*ip*rl*(1-e)

e＝e1*e2

其中，e2为第二级电流传感器的测量误差：

双级电流传感器的信号输出端的信号电压值us与双级电流传感器的电流输入端的输入电流值ip成正比，双级电流传感器的测量误差e为直流电流传感器1的测量误差e1与第二级电流传感器的测量误差e2的积，由于第二级电流传感器的测量误差e2远小于1，因此双级电流传感器的测量误差e比直流电流传感器1的测量误差e1要小得多。

此外，如图8所示，连接方式也可以为：辅助补偿线圈绕组6的同名端与直流电流传感器1的电源地相连接，二次线圈绕组4的同名端和辅助补偿线圈绕组6的非同名端为双级电流传感器的信号输出端，误差计算方式同上。

实施例四：

本实施例对应方案四，如图9所示，一种双级电流传感器，包括：直流电流传感器1、辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、辅助补偿线圈绕组6、辅助磁场传感器10、辅助回路信号处理电路7。

二次线圈绕组4的匝数与一次线圈绕组3的匝数的比值等于直流电流传感器1的额定输入电流与额定输出电流的比值；

辅助补偿线圈绕组6的匝数等于二次线圈绕组4的匝数。

辅助磁场传感器10放置在辅助磁芯2的磁路中，用于检测辅助磁芯2中的磁场强度并输出与辅助磁芯2中的磁场强度成比例的信号；辅助磁场传感器10的信号输出端的正端和负端分别与辅助回路信号处理电路7的信号输入端的正端和负端相连接，辅助回路信号处理电路7将辅助磁场传感器10的信号输出转换成电流信号输出；

一次线圈绕组3、二次线圈绕组4以及辅助补偿线圈绕组6绕制在辅助磁芯2上；

一次线圈绕组3的非同名端与直流电流传感器1的电流输入端的正端相连接；

二次线圈绕组4的同名端与辅助补偿线圈绕组6的同名端相连接，二次线圈绕组4的非同名端与直流电流传感器1的电流输出端相连接；

辅助补偿线圈绕组6的非同名端与辅助回路信号处理电路7的输出端相连接；

辅助回路信号处理电路7的电源地与直流电流传感器1的电源地相连接；

一次线圈绕组3和同名端与直流电流传感器1的电流输入端的负端为双级电流传感器的电流输入端,二次线圈绕组4的同名端和直流电流传感器1的电源地为双级电流传感器的信号输出端。

第一级直流电流传感器为直流电流传感器1，第二级电流传感器由辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、辅助补偿线圈绕组6、辅助磁场传感器10、辅助回路信号处理电路7构成，有以下方程式:

is1＝(ip/k1)*(1-e1)

is2＝[(np*ip-ns*is1)/ns]*(1-e2)

k1＝ns/np

is＝is1+is2

其中：

np：一次线圈绕组3的匝数；ns：二次线圈绕组4的匝数、辅助补偿线圈绕组6的匝数；ip：一次线圈绕组3中的电流；is1：二次线圈绕组4中的电流；is2：辅助补偿线圈绕组6中的电流；k1：直流电流传感器1的额定输入电流与额定输出电流的比值；e1：直流电流传感器1的测量误差；e2：第二级电流传感器的测量误差；

求解以上方程式，得：

is＝(np/ns)*ip*(1-e)

e＝e1*e2

其中，e2为第二级电流传感器的测量误差；

双级电流传感器的信号输出端的输出电流值is与双级电流传感器的电流输入端的输入电流值ip成正比，双级电流传感器的测量误差e为直流电流传感器1的测量误差e1与第二级电流传感器的测量误差e2的积，由于第二级电流传感器的测量误差e2远小于1，因此双级电流传感器的测量误差e比直流电流传感器1的测量误差e1要小得多。

实施例五：

本实施例对应方案五，如图10所示，一种双级电流传感器，包括：主磁芯11、辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、辅助检测线圈绕组5、辅助补偿线圈绕组6、主磁场传感器12、主回路信号处理电路13、辅助回路信号处理电路7。

主磁场传感器12放置在主磁芯11的磁路中，用于检测主磁芯11中的磁场强度并输出与主磁芯11中的磁场强度成比例的信号；主磁场传感器12的信号输出端的正端和负端分别与主回路信号处理电路13的信号输入端的正端和负端相连接，主回路信号处理电路13将主磁场传感器12的信号输出转换成电流信号输出；

辅助检测线圈绕组5的匝数等于二次线圈绕组4的匝数；

辅助补偿线圈绕组6的匝数等于二次线圈绕组4的匝数；

一次线圈绕组3绕制在主磁芯11和辅助磁芯2上；

二次线圈绕组4绕制在主磁芯11和辅助磁芯2上；

辅助检测线圈绕组5和辅助补偿线圈绕组6绕制在辅助磁芯2上；

二次线圈绕组4的同名端与辅助补偿线圈绕组6的同名端相连接，二次线圈绕组4的非同名端与主回路信号处理电路13的输出端相连接；

辅助检测线圈绕组5的同名端和非同名端分别连接到辅助回路信号处理电路7的输入端的正端和负端，辅助检测线圈绕组5的非同名端与二次线圈绕组4的同名端相连接；

辅助补偿线圈绕组6的非同名端与辅助回路信号处理电路7的输出端相连接；

主回路信号处理电路13的电源地与辅助回路信号处理电路7的电源地相连接；

一次线圈绕组3的两端为双级电流传感器的电流输入端,二次线圈绕组4的同名端和主回路信号处理电路13的电源地为双级电流传感器的信号输出端。

第一级直流电流传感器由主磁芯11、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、主磁场传感器12、主回路信号处理电路13构成，第二级电流传感器由辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、辅助检测线圈绕组5、辅助补偿线圈绕组6、辅助回路信号处理电路7构成，当在双级电流传感器的信号输出端接入负载电阻8时,在忽略辅助回路信号处理电路7的输入端的电流条件下,有以下方程式:

np*ip-ns*is1-ns*is2-ns*im2＝0

is1＝(np/ns)*ip*(1-e1)

im2＝e2/zm2

k2*e2+e2＝is2*r02

is＝is1+is2

其中：

np：一次线圈绕组3的匝数；ns：二次线圈绕组4的匝数、辅助检测线圈绕组5的匝数、辅助补偿线圈绕组6的匝数；ip：一次线圈绕组3中的电流；is1：二次线圈绕组4中的电流；is2：辅助补偿线圈绕组6中的电流；im2：辅助磁芯2的励磁电流；zm2：辅助磁芯2的励磁阻抗；e1：第一级直流电流传感器的测量误差；k2：辅助回路信号处理电路7的电压放大倍数；e2：辅助补偿线圈绕组6的感应电势；r02：辅助补偿线圈绕组6的阻抗值；

求解以上方程式，得：

is＝(np/ns)*ip*(1-e)

e＝e1*e2

其中，e2为第二级电流传感器的测量误差：

双级电流传感器的信号输出端的输出电流值is与双级电流传感器的电流输入端的输入电流值ip成正比,双级电流传感器的测量误差e为第一级直流电流传感器的测量误差e1与第二级电流传感器的测量误差e2的乘积，由于第二级电流传感器的测量误差e2远小于1，因此双级电流传感器的测量误差e比第一级直流电流传感器的测量误差e1要小得多。

此外，如图11-15所示，为方便生产，各个线圈绕组可以有多种绕制方法和连接方式：

一种双级电流传感器，包括：主磁芯11、辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、辅助检测线圈绕组5、辅助补偿线圈绕组6、主磁场传感器12、主回路信号处理电路13、辅助回路信号处理电路7。

主磁场传感器12放置在主磁芯11的磁路中，用于检测主磁芯11中的磁场强度并输出与主磁芯11中的磁场强度成比例的信号；主磁场传感器12的信号输出端的正端和负端分别与主回路信号处理电路13的信号输入端的正端和负端相连接，主回路信号处理电路13将主磁场传感器12的信号输出转换成电流信号输出；

一次线圈绕组3绕制在主磁芯11和辅助磁芯2上；或者，一次线圈绕组3的一半绕组绕制在主磁芯11上，一次线圈绕组3的另一半绕组绕制在辅助磁芯2上；

二次线圈绕组4绕制在主磁芯11和辅助磁芯2上，辅助补偿线圈绕组6的匝数等于二次线圈绕组4的匝数；或者，二次线圈绕组4的一半绕组绕制在主磁芯11上，二次线圈绕组4的另一半绕组绕制在辅助磁芯2上，辅助补偿线圈绕组6的匝数等于二次线圈绕组4中绕制于辅助磁芯2上的线圈绕组的匝数；

辅助检测线圈绕组5和辅助补偿线圈绕组6绕制在辅助磁芯上；

二次线圈绕组4的同名端与辅助补偿线圈绕组6的同名端相连接，二次线圈绕组4的非同名端与主回路信号处理电路13的输出端相连接；

辅助回路信号处理电路7的输入端的正端与辅助检测线圈绕组5的同名端相连接，辅助回路信号处理电路7的输入端的负端与辅助检测线圈绕组5的非同名端相连接，辅助回路信号处理电路7的输出端与辅助补偿线圈绕组6的非同名端相连接；

辅助检测线圈绕组5的同名端与辅助补偿线圈绕组6的同名端相连接；或者，辅助检测线圈绕组5的同名端与辅助补偿线圈绕组6的非同名端相连接；或者，辅助检测线圈绕组5的非同名端与辅助补偿线圈绕组6的同名端相连接；或者，辅助检测线圈绕组5的非同名端与辅助补偿线圈绕组6的非同名端相连接；

主回路信号处理电路13的电源地与辅助回路信号处理电路7的电源地相连接；

一次线圈绕组3的两端为双级电流传感器的电流输入端,二次线圈绕组4的同名端和主回路信号处理电路13的电源地为双级电流传感器的信号输出端。

第一级直流电流传感器由主磁芯11、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、主磁场传感器12、主回路信号处理电路13构成，第二级电流传感器由辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、辅助检测线圈绕组5、辅助补偿线圈绕组6、辅助回路信号处理电路7构成，双级电流传感器的信号输出端的输出电流值is与双级电流传感器的电流输入端的输入电流值ip成正比。

实施例六：

本实施例对应方案六，如图16所示，一种双级电流传感器，包括：主磁芯11、辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、辅助补偿线圈绕组6、主磁场传感器12、主回路信号处理电路13、辅助回路信号处理电路7。

主磁场传感器12放置在主磁芯11的磁路中，用于检测主磁芯11中的磁场强度并输出与主磁芯11中的磁场强度成比例的信号；主磁场传感器12的信号输出端的正端和负端分别与主回路信号处理电路13的信号输入端的正端和负端相连接，主回路信号处理电路13将主磁场传感器12的信号输出转换成电流信号输出；

辅助补偿线圈绕组6的匝数等于二次线圈绕组4的匝数；

一次线圈绕组3绕制在主磁芯11和辅助磁芯2上；

二次线圈绕组4绕制在主磁芯11和辅助磁芯2上；

辅助补偿线圈绕组6绕制在辅助磁芯2上；

二次线圈绕组4的同名端与辅助补偿线圈绕组6的同名端相连接，二次线圈绕组4的非同名端与主回路信号处理电路13的输出端相连接；

辅助补偿线圈绕组6的同名端与辅助回路信号处理电路7的输入端的正端相连接，辅助补偿线圈绕组6的非同名端与辅助回路信号处理电路7的输入端的负端以及辅助回路信号处理电路7的输出端相连接；

主回路信号处理电路13的电源地与辅助回路信号处理电路7的电源地相连接；

一次线圈绕组3的两端为双级电流传感器的电流输入端,二次线圈绕组4的同名端和主回路信号处理电路13的电源地为双级电流传感器的信号输出端。

第一级直流电流传感器由主磁芯11、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、主磁场传感器12、主回路信号处理电路13构成，第二级电流传感器由辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、辅助补偿线圈绕组6、辅助回路信号处理电路7构成，当在双级电流传感器的信号输出端接入负载电阻8时,忽略辅助回路信号处理电路7的输入端的电流,有以下方程式:

np*ip-ns*is1-ns*is2-ns*im2＝0

is1＝(np/ns)*ip*(1-e1)

im2＝e2/zm2

e2＝is2*r02

is＝is1+is2

其中：

np：一次线圈绕组3的匝数；ns：二次线圈绕组4的匝数、辅助补偿线圈绕组6的匝数；ip：一次线圈绕组3中的电流；is1：二次线圈绕组4中的电流；is2：辅助补偿线圈绕组6中的电流；im2：辅助磁芯2的励磁电流；zm2：辅助磁芯2的励磁阻抗；k1：第一级直流电流传感器的额定输入电流与额定输出电流的比值；e1：第一级直流电流传感器的测量误差；e2：辅助补偿线圈绕组6的感应电势；r02：辅助补偿线圈绕组6的阻抗值；

求解以上方程式，得：

is＝(np/ns)*ip*(1-e)

e＝e1*e2

其中，e2为第二级电流传感器的测量误差：

双级电流传感器的信号输出端的输出电流值is与双级电流传感器的电流输入端的输入电流值ip成正比,双级电流传感器的测量误差e为第一级直流电流传感器的测量误差e1与第二级电流传感器的测量误差e2的乘积，由于第二级电流传感器的测量误差e2远小于1，因此双级电流传感器的测量误差e比第一级直流电流传感器的测量误差e1要小得多。

此外，如图17-18所示，为方便生产，各个线圈绕组的可以采用其它的绕制方法：

一种双级电流传感器，包括：主磁芯11、辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、辅助补偿线圈绕组6、主磁场传感器12、主回路信号处理电路13、辅助回路信号处理电路7。

主磁场传感器12放置在主磁芯11的磁路中，用于检测主磁芯11中的磁场强度并输出与主磁芯11中的磁场强度成比例的信号，主磁场传感器12的信号输出端的正端和负端分别与主回路信号处理电路13的信号输入端的正端和负端相连接，主回路信号处理电路13将主磁场传感器12的信号输出转换成电流信号输出；

如图16-17所示，一次线圈绕组3绕制在主磁芯11和辅助磁芯2上；或者，如图18所示，一次线圈绕组3的一半绕组绕制在主磁芯11上，一次线圈绕组3的另一半绕组绕制在辅助磁芯2上；

如图16所示，二次线圈绕组4绕制在主磁芯11和辅助磁芯2上，辅助补偿线圈绕组6的匝数等于二次线圈绕组4的匝数；或者，如图17-18所示，二次线圈绕组4的一半绕组绕制在主磁芯11上，二次线圈绕组4的另一半绕组绕制在辅助磁芯2上，辅助补偿线圈绕组6的匝数等于二次线圈绕组4中绕制于辅助磁芯2上的线圈绕组的匝数；

辅助补偿线圈绕组6绕制在辅助磁芯2上；

二次线圈绕组4的同名端与辅助补偿线圈绕组6的同名端相连接，二次线圈绕组4的非同名端与主回路信号处理电路13的输出端相连接；

辅助补偿线圈绕组6的同名端与辅助回路信号处理电路7的输入端的正端相连接，辅助补偿线圈绕组6的非同名端与辅助回路信号处理电路7的输入端的负端以及辅助回路信号处理电路7的输出端相连接；

主回路信号处理电路13的电源地与辅助回路信号处理电路7的电源地相连接；

一次线圈绕组3的两端为双级电流传感器的电流输入端,二次线圈绕组4的同名端和主回路信号处理电路13的电源地为双级电流传感器的信号输出端。

第一级直流电流传感器由主磁芯11、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、主磁场传感器12、主回路信号处理电路13构成，第二级电流传感器由辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、辅助补偿线圈绕组6、辅助回路信号处理电路7构成，双级电流传感器的信号输出端的输出电流值is与双级电流传感器的电流输入端的输入电流值ip成正比。

实施例七：

本实施例对应方案七，如图19所示，一种双级电流传感器，包括：主磁芯11、辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、辅助补偿线圈绕组6、主磁场传感器12、主回路信号处理电路13、负载电阻8、辅助补偿电阻9。

主磁场传感器12放置在主磁芯11的磁路中，用于检测主磁芯11中的磁场强度并输出与主磁芯11中的磁场强度成比例的信号；主磁场传感器12的信号输出端的正端和负端分别与主回路信号处理电路13的信号输入端的正端和负端相连接，主回路信号处理电路13将主磁场传感器12的信号输出转换成电流信号输出；

一次线圈绕组3绕制在主磁芯11和辅助磁芯2上；

二次线圈绕组4绕制在主磁芯11和辅助磁芯2上；

辅助补偿线圈绕组6绕制在辅助磁芯2上；

二次线圈绕组4的非同名端与主回路信号处理电路13的输出端相连接，二次线圈绕组4的同名端与负载电阻8的一端相连接，负载电阻8的另一端与主回路信号处理电路13的电源地相连接；

辅助补偿电阻9的两端分别与辅助补偿线圈绕组6的两端相连接；

辅助补偿线圈绕组6的非同名端与二次线圈绕组4的同名端相连接；

辅助补偿线圈绕组6的匝数等于二次线圈绕组4的匝数；

辅助补偿电阻9的阻抗值等于负载电阻8的阻抗值；

一次线圈绕组3的两端为双级电流传感器的电流输入端；

辅助补偿线圈绕组6的同名端以及主回路信号处理电路13的电源地为双级电流传感器的信号输出端。

第一级直流电流传感器由主磁芯11、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、主磁场传感器12、主回路信号处理电路13、负载电阻8构成，第二级电流传感器由辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、辅助补偿线圈绕组6、辅助补偿电阻9构成,有以下方程式:

np*ip-ns*is1-ns*is2-ns*im2＝0

is1＝(np/ns)*ip*(1-e1)

im2＝e2/zm2

e2＝is2*(r02+rl)

us＝is1*rl+is2*rl

其中：

np：一次线圈绕组3的匝数；ns：二次线圈绕组4的匝数、辅助补偿线圈绕组6的匝数；ip：一次线圈绕组3中的电流；is1：二次线圈绕组4中的电流；is2：辅助补偿线圈绕组6中的电流；im2：辅助磁芯2的励磁电流；zm2：辅助磁芯2的励磁阻抗；e1：第一级直流电流传感器的测量误差；e2：辅助补偿线圈绕组6的感应电势；r02：辅助补偿线圈绕组6的阻抗值；rl：辅助补偿电阻9的阻抗值以及负载电阻8的阻抗值；us：双级电流传感器的信号输出端的信号电压值；

求解以上方程式，得：

us＝(np/ns)*ip*rl*(1-e)

e＝e1*e2

其中，e2为第二级电流传感器的测量误差：

双级电流传感器的信号输出端的信号电压值us与双级电流传感器的电流输入端的输入电流值ip成正比，双级电流传感器的测量误差e为第一级直流电流传感器的测量误差e1与第二级电流传感器的测量误差e2的乘积，由于第二级电流传感器的测量误差e2远小于1，因此双级电流传感器的测量误差e比第一级直流电流传感器的测量误差e1要小得多。

此外，为方便制造，如图19-24所示，各个线圈绕组可以采用多种绕制方法：

一种双级电流传感器，包括：主磁芯11、辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、辅助补偿线圈绕组6、主磁场传感器12、主回路信号处理电路13、负载电阻8、辅助补偿电阻9。

主磁场传感器12放置在主磁芯11的磁路中，用于检测主磁芯11中的磁场强度并输出与主磁芯11中的磁场强度成比例的信号；主磁场传感器12的信号输出端的正端和负端分别与主回路信号处理电路13的信号输入端的正端和负端相连接，主回路信号处理电路13将主磁场传感器12的信号输出转换成电流信号输出；

一次线圈绕组3绕制在主磁芯11和辅助磁芯2上；或者，一次线圈绕组3的一半绕组绕制在主磁芯11上，一次线圈绕组3的另一半绕组绕制在辅助磁芯2上；

二次线圈绕组4绕制在主磁芯11和辅助磁芯2上；或者，二次线圈绕组4的一半绕组绕制在主磁芯11上，二次线圈绕组4的另一半绕组绕制在辅助磁芯2上；

辅助补偿线圈绕组6绕制在辅助磁芯2上；

二次线圈绕组4的非同名端与主回路信号处理电路13的输出端相连接，二次线圈绕组4的同名端与负载电阻8的一端相连接，负载电阻8的另一端与主回路信号处理电路13的电源地相连接；

辅助补偿电阻9的两端分别与辅助补偿线圈绕组6的两端相连接；

一次线圈绕组3的两端为双级电流传感器的电流输入端；

辅助补偿线圈绕组6的非同名端与二次线圈绕组4的同名端相连接，如图19、图21、图23所示，辅助补偿线圈绕组6的同名端以及主回路信号处理电路13的电源地为双级电流传感器的信号输出端；或者，辅助补偿线圈绕组6的同名端与主回路信号处理电路13的电源地相连接，如图20、图22、图24所示，二次线圈绕组4的同名端和辅助补偿线圈绕组6的非同名端为双级电流传感器的信号输出端。

优选的，辅助补偿线圈绕组6的匝数与二次线圈绕组4中绕制于辅助磁芯2上的线圈绕组的匝数的比值小于或等于辅助补偿电阻9的阻抗值与负载电阻8的阻抗值的比值。

第一级直流电流传感器由主磁芯11、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、主磁场传感器12、主回路信号处理电路13、负载电阻8构成，第二级电流传感器由辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、辅助补偿线圈绕组6、辅助补偿电阻9构成，双级电流传感器的信号输出端的输出信号电压值与双级电流传感器的电流输入端的输入电流值成正比。

实施例八：

本实施例对应方案八，如图25所示，一种双级电流传感器，包括：主磁芯11、辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、辅助补偿线圈绕组6、主磁场传感器12、辅助磁场传感器10、主回路信号处理电路13、辅助回路信号处理电路7。

主磁场传感器12放置在主磁芯11的磁路中，用于检测主磁芯11中的磁场强度并输出与主磁芯11中的磁场强度成比例的信号，主磁场传感器12的信号输出端的正端和负端分别与主回路信号处理电路13的信号输入端的正端和负端相连接，主回路信号处理电路13将主磁场传感器12的信号输出转换成电流信号输出；

辅助磁场传感器10放置在辅助磁芯2的磁路中，用于检测辅助磁芯2中的磁场强度并输出与辅助磁芯2中的磁场强度成比例的信号，辅助磁场传感器10的信号输出端的正端和负端分别与辅助回路信号处理电路7的信号输入端的正端和负端相连接，辅助回路信号处理电路7将辅助磁场传感器10的信号输出转换成电流信号输出；

辅助补偿线圈绕组6的匝数等于二次线圈绕组4的匝数；

一次线圈绕组3绕制在主磁芯11和辅助磁芯2上；

二次线圈绕组4绕制在主磁芯11和辅助磁芯2上；

辅助补偿线圈绕组6绕制在辅助磁芯2上；

二次线圈绕组4的同名端与辅助补偿线圈绕组6的同名端相连接，二次线圈绕组4的非同名端与主回路信号处理电路13的输出端相连接；

辅助补偿线圈绕组6的非同名端与辅助回路信号处理电路7的输出端相连接；

主回路信号处理电路11的电源地与辅助回路信号处理电路7的电源地相连接；

一次线圈绕组3的两端为双级电流传感器的电流输入端,二次线圈绕组4的同名端和主回路信号处理电路13的电源地为双级电流传感器的信号输出端。

第一级直流电流传感器由主磁芯11、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、主磁场传感器12、主回路信号处理电路13构成，第二级直流电流传感器由辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、辅助补偿线圈绕组6、辅助磁场传感器10、辅助回路信号处理电路7构成，有以下方程式:

is1＝(np/ns)*ip*(1-e1)

is2＝[(np*ip-ns*is1)/ns]*(1-e2)

is＝is1+is2

其中：

np：一次线圈绕组3的匝数；ns：二次线圈绕组4的匝数、辅助补偿线圈绕组6的匝数；ip：一次线圈绕组3中的电流；is1：二次线圈绕组4中的电流；is2：辅助补偿线圈绕组6中的电流；e1：第一级直流电流传感器的测量误差；e2：第二级电流传感器的测量误差；

求解以上方程式，得：

is＝(np/ns)*ip*(1-e)

e＝e1*e2

双级电流传感器的信号输出端的输出电流值is与双级电流传感器的电流输入端的输入电流值ip成正比，双级电流传感器的测量误差e为第一级直流电流传感器的测量误差e1与第二级电流传感器的测量误差e2的乘积，由于第二级电流传感器的测量误差e2远小于1，因此双级电流传感器的测量误差e比第一级直流电流传感器的测量误差e1要小得多。

此外，如图25-27所示，为方便生产，一次线圈绕组3和二次线圈绕组4还可以采用多种绕制方法：

一种双级电流传感器，包括：主磁芯11、辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、辅助补偿线圈绕组6、主磁场传感器12、辅助磁场传感器10、主回路信号处理电路13、辅助回路信号处理电路7。

主磁场传感器12放置在主磁芯11的磁路中，用于检测主磁芯11中的磁场强度并输出与主磁芯11中的磁场强度成比例的信号，主磁场传感器12的信号输出端的正端和负端分别与主回路信号处理电路13的信号输入端的正端和负端相连接，主回路信号处理电路13将主磁场传感器12的信号输出转换成电流信号输出；

辅助磁场传感器10放置在辅助磁芯2的磁路中，用于检测辅助磁芯2中的磁场强度并输出与辅助磁芯2中的磁场强度成比例的信号，辅助磁场传感器10的信号输出端的正端和负端分别与辅助回路信号处理电路7的信号输入端的正端和负端相连接，辅助回路信号处理电路7将辅助磁场传感器10的信号输出转换成电流信号输出；

一次线圈绕组3绕制在主磁芯11和辅助磁芯2上；或者，一次线圈绕组3的一半绕组绕制在主磁芯11上，一次线圈绕组3的另一半绕组绕制在述辅助磁芯2上；

二次线圈绕组4绕制在主磁芯11和辅助磁芯2上，辅助补偿线圈绕组6的匝数等于二次线圈绕组4的匝数；或者，二次线圈绕组4的一半绕组绕制在主磁芯11上，二次线圈绕组4的另一半绕组绕制在辅助磁芯2上，辅助补偿线圈绕组6的匝数等于二次线圈绕组4中绕制于辅助磁芯2上的线圈绕组的匝数；

辅助补偿线圈绕组6绕制在辅助磁芯2上；

二次线圈绕组4的同名端与辅助补偿线圈绕组6的同名端相连接，二次线圈绕组4的非同名端与主回路信号处理电路13的输出端相连接；

辅助补偿线圈绕组6的非同名端与辅助回路信号处理电路7的输出端相连接；

主回路信号处理电路13的电源地与辅助回路信号处理电路7的电源地相连接；

一次线圈绕组3的两端为双级电流传感器的电流输入端,二次线圈绕组4的同名端和主回路信号处理电路13的电源地为双级电流传感器的信号输出端。

第一级直流电流传感器由主磁芯11、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、主磁场传感器12、主回路信号处理电路13构成，第二级电流传感器由辅助磁芯2、一次线圈绕组3、二次线圈绕组4、辅助补偿线圈绕组6、辅助磁场传感器10、辅助回路信号处理电路7构成，双级电流传感器的信号输出端的输出电流值与双级电流传感器的电流输入端的输入电流值成正比。

本发明的附图中标有的“*”，代表绕组的同名端。

以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。