[实用新型]一种高精度、闭环式磁阻电流传感器

说明书

本实用新型涉及一种高精度、闭环式磁阻电流传感器。本实用新型包括电磁转换模块、信号调理模块、反馈补偿模块和电源模块。电磁转换模块向信号调理模块输出电压信号，电压信号经信号调理模块放大后进入反馈补偿模块形成反馈电流，产生反馈磁场，当系统达到零磁通状态后，通过测得反馈电流信号可间接测得被测电流信号。电源模块为整个磁阻电流传感器提供电源。本实用新型不仅可以通过磁芯气隙周围产生的两组均匀场相抵消从而有效的消除干扰磁场，使测量结果更准确，还能使磁电阻芯片在安置过程中更方便；同时解决了耗能状态时间多的问题同时具有较快的响应速度。

技术领域

本实用新型属于传感器技术领域，具体涉及一种高精度、闭环式磁阻电流传感器。

背景技术

随着电力电子技术的发展，高性能紧凑型电流传感器的需求逐渐增大。传统的电流检测方法包括分流器、电流互感器、罗氏线圈、霍尔传感器；新型检测技术包括磁通门传感器、磁阻传感器和光纤传感器。其中分流器测量方法不能实现电隔离，且功耗较高；电流互感器只能进行交流电流的测量，磁芯容易受饱和的影响，测量频率较低，体积较大，价格昂贵；霍尔电流传感器能够检测较大量程的电流，测量精度在0.5％和2％之间，但是其测量精度受环境温度和外界磁场影响较大，这就限制了其应用范围；罗氏线圈测量频率范围较大，但不可测量直流，且价格昂贵。光纤电流传感器体积小，重量轻，不存在磁饱和影响，抗电磁干扰性能好，但其结构复杂，造价昂贵。磁通门传感器是利用高导磁率磁芯在交变磁场的饱和激励下，其磁感应强度与磁场强度之间的非线性关系来间接测量被测磁场的一种传感器。磁通门传感器具有分辨率高，低温漂，低零漂等优点，但其信号处理电路比较繁琐，主要用于直流弱磁场的测量。与上述电流传感器相比，磁阻电流传感器具有高带宽、高灵敏度、低功耗、可靠性好和体积小等优点。它达到了电流传感器未来发展趋势的要求，在未来的检测技术中磁阻电流传感器将会应用越来越广泛，发挥它本身的优越性。然而传感器在测量磁场时，地磁噪声或其他环境磁场噪声常常会给测量造成误差。现有磁阻电流传感器常用消除噪声的方法是给传感器加偏置磁场，这种方法虽然也能抵消干扰但效果不优，而且通常采用的测量装置是将磁电阻芯片放置在气隙中心处，但这种安置方式在实施过程中不容易实现。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种高精度、闭环式磁阻电流传感器。

本实用新型包括电磁转换模块、信号调理模块、反馈补偿模块和电源模块。所述的电磁转换模块包括环形开气隙磁芯、电缆和磁电阻芯片，信号调理模块包括运算放大器和推挽功率放大器，反馈补偿模块包括反馈线圈和采样电阻。电磁转换模块向信号调理模块输出电压信号，电压信号经信号调理模块放大后进入反馈补偿模块形成反馈电流，产生反馈磁场，当系统达到零磁通状态后，通过测得反馈电流信号可间接测得被测电流信号。电源模块为整个磁阻电流传感器提供电源。

所述的环形开气隙磁芯上饶有反馈线圈，反馈线圈下方连接有采样电阻；电缆悬置与环形开气隙磁芯的中心；磁电阻芯片位于环形开气隙磁芯气隙中心外侧，磁电阻芯片的上方设置有电源模块，磁电阻芯片的右端设置有运算放大器，运算放大器的右端设置有推挽功率放大器。

所述的反馈线圈的一端连接采样电阻的一端，采样电阻的另一端接地，反馈线圈的另一端与推挽功率放大器的输出端相连，磁电阻芯片的输出端连接运算放大器的输入端，运算放大器的输出端与推挽功率放大器的输入端连接，电源模块分别与磁电阻芯片、运算放大器、推挽功率放大器相连。

进一步的，所述的磁电阻芯片的敏感轴方向与环形开气隙磁芯的气隙切边垂直、与漏磁磁力线切线方向平行。

所述的磁电阻芯片内部电桥主要由四个磁敏电阻构成，其中第一磁敏电阻R1与第三磁敏电阻R3并排处于同一个离电缆相对较近的位置，而第二磁敏电阻R2与第四磁敏电阻R4相对于第一磁敏电阻R1与第三磁敏电阻R3而言，并排处于同一个离磁源较远的位置。

作为优选，所述的环形开气隙磁芯的材质为高磁导率的软磁材料。