[发明专利]基于磁阻效应的微直流非接触检测探头和测量系统

说明书

本发明涉及微直流检测技术领域，是一种基于磁阻效应的微直流非接触检测探头和测量系统，其前者包括内部传感元件、测量磁场引导层和外屏蔽层，外屏蔽层呈筒状结构，测量磁场引导层同轴套装在外屏蔽层内侧，测量磁场引导层上设有至少一个缺口，内部传感元件位于测量磁场引导层的缺口处置处，内部传感元件与测量磁场引导层组合构成圆筒形状。本发明通过将待测导线穿过内磁场层的内侧，第一磁阻元件、第二磁阻元件、第三磁阻元件均对待测导线的微直流电流进行检测，替换原有的待测线路，实现不接触测量，避免了对待测电流电路的干扰，方便简单，无需串联到原有的线路中，因此测量电路的工作状态不影响原待测电路的运行，测量稳定。

技术领域

本发明涉及微直流检测技术领域，是一种基于磁阻效应的微直流非接触检测探头和测量系统。

背景技术

在电力的生产及输送环节中，微直流电流广泛存，微直流电流作为一个重要的基础参数，在很多工业领域都需要进行测量、分析和监控，现有的对微直流电流检测的方式通常采用在待测线路上串入微直流电流测量单元，对微直流电流进行测量、分析和监控，这种微直流电流检测方式不仅会引起信号损耗，而且由于地磁场和外来电磁干扰使得微直流电流的测量精度降低。

发明内容

本发明提供了一种基于磁阻效应的微直流非接触检测探头和测量系统，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有微直流电流检测采用在待测线路上串联微直流电流测量单元的检测方式存在的不能屏蔽地磁场和外来电磁干扰使得微直流电流的测量精度降低的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种基于磁阻效应的微直流非接触检测探头，包括内部传感元件、测量磁场引导层和外屏蔽层，外屏蔽层呈筒状结构，测量磁场引导层同轴套装在外屏蔽层内侧，测量磁场引导层上设有至少一个缺口，内部传感元件位于测量磁场引导层的缺口处置处，内部传感元件与测量磁场引导层组合构成圆筒形状。

下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：

上述测量磁场引导层可包括均呈弧形结构的第一测量磁场引导元件、第二测量磁场引导元件、第三测量磁场引导元件，内部传感元件包括第一磁阻元件、第二磁阻元件、第三磁阻元件，第一磁阻元件、第二磁阻元件、第三磁阻元件依次设置在第一测量磁场引导元件、第二测量磁场引导元件、第三测量磁场引导元件两两之间，且处于测量磁场引导层的同心圆上，第一磁阻元件、第二磁阻元件、第三磁阻元件之间的夹角为120°。

上述内部传感元件的数量可为N，N大于1，内部传感元件径向对称地均匀分布在测量磁场引导层的同心圆上，测量磁场引导层设有N个对应的缺口，内部传感器元件的表面测量磁场引导层的同心圆相切，测量方向一致。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种微直流非接触测量系统，其特征在于包括如权利要求1至3所述的基于磁阻效应的微直流非接触检测探头，还包括放大电路、双向A/D转换电路、处理器、显示电路和电源，电源分别为检测探头、放大电路、双向A/D转换电路、处理器和显示电路供电；内部传感元件获取测量导线的直流恒磁场并输出至放大电路；放大电路对直流恒磁场进行放大后输出至双向A/D转换电路；双向A/D转换电路将放大后的直流恒磁场转换为数字信号并输出至处理器；处理器存储直流恒磁场-微电流曲线，根据接收到的数字信号得到微直流的取值；显示电路显示测量导线的微直流的取值。

下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进：

上述处理器可包括探头磁阻元件偏置/复位子程序、系统零点校准子程序、AD转换控制及接口子程序、外中断/定时中断响应子程序和显示子程序。

上述直流恒磁场-微电流曲线的建立可包括以下步骤：建立直角坐标系，设测量导线的两点坐标分别为D点坐标(0，0，z1)，C点坐标(0，0，z2)，测量导线L＝z2—z1，设测量导线上的直线电流为电流元，任一电流元Idl，其大小为Idz，到场点P的距离为r，θ为电流元Idl与矢量r之间的夹角，μ₀为真空磁导率，电流元在P点所激发的磁感强度dB的大小为：