聚磁壳的磁通门电流传感器和现有技术的无聚磁壳的磁通门电流传感器的输入-输出特性曲线。这组数据证明了聚磁壳的引入能够明显的提高电流传感器的灵敏度和精度，同时拓宽了电流传感器的测量范围。
[0048]图9所不实施例的电流传感器在有和无聚磁壳时的相对误差曲线图表明，用输出电压的理论值减去实际值，再除以实际值便可得到此电流传感器测量范围内的相对误差。基于实验数据可以得出电流测量范围是O?25A时，聚磁壳的引入相对误差限制到了 6%。。
[0049]实施例1
[0050]按照图1、图2、图4和图5所示实施例构成本实施例的磁通门电流传感器，是一种带有聚磁壳I和采用绕组正交分布的磁通门电流传感器，包含磁通门检测探头12和信号处理电路13 ;其中，磁通门检测探头12由一个聚磁壳I加环形磁芯2和激励绕组4加二次反馈绕组5构成，环形磁芯2放在聚磁壳I内部，激励绕组4为一根导线在环形磁芯2上沿着该环形磁芯2的径向均匀缠绕形成的绕组，二次反馈绕组5为在激励绕组4缠好后沿着环形磁芯2的圆周方向再均匀缠绕形成的绕组；信号处理电路13分为激励电路14和零磁通检测电路15两部分，激励电路14部分又包括激励信号发生电路8和信号驱动电路9 ;激励绕组4 一端经激励信号发生电路中的采样电阻Rs7接地，激励绕组4另一端与激励电路14中的信号驱动电路9相连接，信号驱动电路9的输出连接零磁通检测电路15的输入，零磁通检测电路15又分为积分比较器电路10和H桥驱动电路11两部分，积分比较器电路10的输出连接H桥驱动电路11的输入，H桥驱动电路11的输出连接二次反馈绕组5的一端，二次反馈绕组5的另一端通过分流电阻Rm6接地。其中，聚磁壳I用来聚集有效磁场，同时屏蔽杂散无关磁场，激励绕组4为一根导线在环形磁芯2上沿着该环形磁芯2的径向均匀缠绕100匝形成的绕组，二次反馈绕组5为在激励绕组4缠好后沿着环形磁芯的圆周方向再均匀缠绕200匝形成的绕组；所述聚磁壳I采用的是坡莫合金材料制作，其电阻率为0.56 μ Ω.m，居里点为400°C，饱和磁感应强度为Bs= 0.7T，饱和磁感应强度下的矫顽力H。不大于1.6A/m，直流磁性能满足在0.08A/m磁场强度中的磁导率不小于37.5mH/m,厚度是2mm，长度是30mm，宽度是30mm,高度是15mm ;所述环形磁芯2所用的材料为铁基纳米晶软磁材料，其饱和磁通密度为Bs= 1.2T,矫顽力Η^δΑ/πι，饱和磁致伸缩系数为s =1(Γ8?10Λ磁导率为 15000 ?150000H/m，铁芯损耗(100ΚΗζ，0.3Τ)PFe= 80W/Kg，该环形磁芯2的内径为10臟、外径为20mm和高为1mm ;所述各个绕组所用的材质均为漆包线，直径为0.3mm ;所述H桥驱动电路11采用的芯片是IR2110 ;所述采样电阻Rs7为20K Ω，分流电PlRm6 为 150Ω。
[0051]实施例2
[0052]除激励绕组4为一根导线在环形磁芯2上沿着该环形磁芯2的径向均匀缠绕125匝形成的绕组，二次反馈绕组5为在激励绕组缠好后沿着环形磁芯的圆周方向再均匀缠绕225匝形成的绕组之外，其他同实施例1。
[0053]实施例3
[0054]除激励绕组4为一根导线在环形磁芯2上沿着该环形磁芯2的径向均匀缠绕150匝形成的绕组，二次反馈绕组5为在激励绕组缠好后沿着环形磁芯的圆周方向再均匀缠绕250匝形成的绕组之外，其他同实施例1。
【主权项】
1.磁通门电流传感器，其特征在于:是一种带有聚磁壳和采用绕组正交分布的磁通门电流传感器，包含磁通门检测探头和信号处理电路；其中，磁通门检测探头由一个聚磁壳加环形磁芯和激励绕组加二次反馈绕组构成，环形磁芯放在聚磁壳内部，激励绕组为一根导线在环形磁芯上沿着该环形磁芯的径向均匀缠绕100?150匝形成的绕组，二次反馈绕组为在激励绕组缠好后沿着环形磁芯的圆周方向再均匀缠绕200?300匝形成的绕组；信号处理电路分为激励电路和零磁通检测电路两部分，激励电路部分又包括激励信号发生电路和信号驱动电路；激励绕组一端经激励信号发生电路中的采样电阻接地，激励绕组另一端与激励电路中的信号驱动电路相连接，信号驱动电路的输出连接零磁通检测电路的输入，零磁通检测电路又分为积分比较器电路和H桥驱动电路两部分，积分比较器电路为零磁通检测电路的输入，积分比较器电路的输出连接H桥驱动电路的输入，H桥驱动电路的输出连接二次反馈绕组的一端，二次反馈绕组的另一端通过分流电阻接地。
2.根据权利要求1所述磁通门电流传感器，其特征在于:所述聚磁壳采用的是坡莫合金材料制作，其电阻率为0.56 μ Ω.πι，居里点为400°C，饱和磁感应强度为Bs= 0.7T，饱和磁感应强度下的矫顽力H。不大于1.6A/m，直流磁性能满足在0.08A/m磁场强度中的磁导率不小于37.5mH/m,厚度是2mm，长度是30mm，宽度是30mm,高度是15mm。
3.根据权利要求1所述磁通门电流传感器，其特征在于:所述环形磁芯所用的材料为铁基纳米晶软磁材料，其饱和磁通密度为Bs= 1.2T,矫顽力Ηε〈5Α/πι，饱和磁致伸缩系数为s = I(T8?10 Λ 磁导率为 15000 ?150000H/m，铁芯损耗(10KHz，0.3T) PFe= 80W/Kg，该环形磁芯的内径为10mm、外径为20mm和高为10mm。
4.根据权利要求1所述磁通门电流传感器，其特征在于:所述各个绕组所用的材质均为漆包线，直径为0.3mm。
5.根据权利要求1所述磁通门电流传感器，其特征在于:所述H桥驱动电路采用的芯片是 IR2110。
6.根据权利要求1所述磁通门电流传感器，其特征在于:所述采样电阻为20ΚΩ，分流电阻为150 Ω。
7.根据权利要求1所述磁通门电流传感器，其特征在于:所述激励电路，包括激励信号发生电路和信号驱动电路，其构成是:主要包括用于激励信号发生电路的芯片LM6132和用于信号驱动电路的芯片IR2101s，LM6132为功率放大器，包括8个引脚，LM6132的引脚1、LM6132的引脚2与LM6132的引脚6由阻值为3.3ΚΩ的电阻R1连接，LM6132的引脚3与阻值为20ΚΩ的采样电阻Rs—端相连，采样电阻Rs另一端接地，LM6132的引脚4接-12V直流电压和一个电容值为0.1 UF的稳压电容Ci，LM6132的引脚5与两个并联电阻相连，其中一个阻值为3.9ΚΩ的并联电阻R2接地，另一个阻值为27ΚΩ的并联电阻R3与LM6132的引脚7共同接在IR2101S的引脚2上；LM6132的引脚8接+12V直流电压和一个电容值为0.1 UF的稳压电容(:2的一端，电容C2的另一端接地，IR2101S的引脚I接12V直流电压，这个12V电压同时通过一个型号为1N4106的二极管01与IR2101s的引脚8连接，IR2101s的引脚8再通过一个电容值为0.1 UF的电容C3连接在IR2101S的引脚6上；IR2101s的引脚3和IR2101s的引脚7悬空，IR2101s的引脚4和IR2101s的引脚5接地。
8.根据权利要求1所述磁通门电流传感器，其特征在于:所述零磁通检测电路，包括积分比较器电路和H桥驱动电路两部分，其中，积分比较器电路的构成是:主要包括芯片TLC2652，包括8个引脚，TLC2652的引脚I经电容值为0.1 yF的电容C1和电容值为IF的C2后接地，在C jP C2之间连接电容值为0.0l yF的电容C 3，电容C3的另一端连接TLC2652的引脚8，TLC2652的引脚2与阻值为20ΚΩ的电阻R1相连，R i的另一端与上述的信号驱动电路的输出和电容值为0.01 μ F的电容(；相连接，电容C 4的另一端连接着TLC2652的引脚6和阻值为100 Ω的电阻R2,电阻民的另一端连接着H桥驱动电路的输入，TLC2652的引脚3经阻值为20ΚΩ的电阻R3接地，TLC2652的引脚4连接-15V的直流电压，TLC2652的引脚5悬空，TLC2652的引脚7连接+15V的直流电压。
【专利摘要】本发明磁通门电流传感器，涉及用于测量电流的装置，是一种带有聚磁壳和采用绕组正交分布的磁通门电流传感器，包含磁通门检测探头和信号处理电路；其中，磁通门检测探头由一个聚磁壳加环形磁芯和激励绕组加二次反馈绕组构成，信号处理电路分为激励电路和零磁通检测电路两部分，激励电路部分又包括激励信号发生电路和信号驱动电路，零磁通检测电路部分又包括积分比较器电路和H桥驱动电路两部分；本发明消除了绕组之间的耦合，同时引入聚磁壳，聚集了有效磁场，屏蔽了周围杂散磁场影响，不仅克服了现有的磁通门电流传感器在实际测量中会产生较大的输出误差，存在电流测量结果的准确度较差的缺陷，还提高了测量的灵敏度。
【IPC分类】G01R19-00, G01R15-00, G01R15-18
【公开号】CN104808042
【申请号】CN201510263670
【发明人】杨晓光, 郭伟, 李元园, 李丛丛, 朱波
【申请人】河北工业大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年5月22日