[发明专利]一种单轴隧道磁阻电流测量方法

权利要求书

1.一种单轴隧道磁阻电流测量方法，应用于电流测量，本测量方法涉及的装置包括一个PCB板，在PCB板的中部设有中心孔，所述中心孔用于待测载流导体穿过；

其特征在于，所述PCB板上非均匀布设多个隧道磁阻传感器，所述测量方法通过确定多个隧道磁阻传感器在PCB板上的安装位置，完成圆形隧道磁阻传感器阵列的安装，并进行待测导体电流的测量，包括以下步骤：

步骤1，设定在PCB板上以中心孔的圆心O为圆心、以R为半径作一个圆Z，然后将n个隧道磁阻传感器布设安装在圆Z的圆周上，组成一个圆形隧道磁阻传感器阵列E；将该圆形隧道磁阻传感器阵列E中的任意一个隧道磁阻传感器记为隧道磁阻传感器k，k＝1，2...n，n为正整数，3≤n≤8；

步骤2，将圆形隧道磁阻传感器阵列E对应的圆形路径作为闭合的磁感应强度积分路径，并按照高斯-勒让德积分方法确定每个隧道磁阻传感器在圆形路径上的位置及隧道磁阻传感器的敏感轴位置，具体做法如下：

以圆心O为坐标原点建立直角坐标系，并将隧道磁阻传感器k的安装位置简化为安装点P_k，k＝1，2...n；

从安装点P_k向圆心O做直线L1，并将直线L1与X轴正方向的夹角的弧度记为隧道磁阻传感器k的传感器弧度θ_k，k＝1，2...n；

设定隧道磁阻传感器k的敏感轴的方向为逆时针方向，以安装点P_k为端点向X轴正方向作一与X轴平行或重合的射线L2、以安装点P_k为端点沿隧道磁阻传感器k的敏感轴方向作一射线L3，并将射线L3与射线L2所成夹角的弧度记为隧道磁阻传感器k的敏感轴弧度γ_k，k＝1，2...n；

传感器弧度θ_k和敏感轴弧度γ_k的表达式分别如下：

θ_k＝(t_k+1)π

γ_k＝(t_k+1.5)π

式中，t_k为求积节点，k＝1，2...n，其具体数值通过高斯-勒让德积分公式的求积节点与求积系数表查取得到；

隧道磁阻传感器k的安装点P_k的X轴坐标为Rcosθ_k、Y轴坐标为Rsinθ_k，k＝1，2...n；

步骤3，将n个隧道磁阻传感器按照步骤2得到的数据进行安装，在PCB板上组成圆形隧道磁阻传感器阵列E；

步骤4，设定测量时待测载流导体穿过PCB板中心孔的圆心O，且与圆形隧道磁阻传感器阵列E所在平面垂直，基于安培环路定理建立待测电流值I与圆形隧道磁阻传感器阵列E之间的高斯-勒让德求积方程，表达式如下：

其中，

A_k为求积系数，k＝1，2...n，具体数值通过高斯-勒让德积分公式的求积节点与求积系数表查取得到；μ为真空磁导率；为隧道磁阻传感器k处的磁场矢量；为单位矢量，

将隧道磁阻传感器k处的磁场矢量在单位矢量方向上的投影值记为B_k，k＝1，2...n；设定隧道磁阻传感器k的敏感轴方向与单位矢量的方向保持一致，B_k即为隧道磁阻传感器k测得的磁场值；

步骤5，将待测载流导体穿过PCB板中心孔的圆心O，且与圆形隧道磁阻传感器阵列E所在平面垂直，实施测量得到n个磁场值B_k，对该n个磁场值B_k按照下式进行计算获得待测电流值I，