[发明专利]一种激励-磁化-检测三级差动式微弱电流测量装置

权利要求书

1.一种激励-磁化-检测三级差动式微弱电流测量装置，其特征在于，所述微弱电流测量装置包括：差动磁化单元、差动激励单元和差动检测单元；

所述差动磁化单元包括环形磁芯C₁和环形磁芯C₂，所述环形磁芯C₁上设置有激励绕组W_e1和检测绕组W_D1，所述环形磁芯C₂上设置有激励绕组W_e2和检测绕组W_D2，所述激励绕组W_e1和激励绕组W_e2反向串联连接，所述检测绕组W_D1和检测绕组W_D2串联连接；

所述差动激励单元包括交变方波电压源，所述交变方波电压源的两端分别与所述激励绕组W_e1和激励绕组W_e2的一端连接；

所述差动检测单元包括电流测量装置，所述电流测量装置分别与所述检测绕组W_D1和检测绕组W_D2的一端连接；

设定所述交变方波电压源正极与所述激励绕组W_e1连接、负极与所述激励绕组W_e2连接时，所述差动磁化单元处于正工作状态；所述电流测量装置的正极与所述检测绕组W_D1连接、负极与所述检测绕组W_D2连接时，所述差动检测单元处于正工作状态；

使所述交变方波电压源和所述电流测量装置分别处于正正、正负、负正和负负四种工作状态，根据四种工作状态下所述电流测量装置的四个电流测量值计算得到所述微弱电流测量装置的输出电流值；

所述电流测量装置包括AD芯片及其微处理器；所述AD芯片及其微处理器采集所述差动磁化单元的n秒输出电压信号OUT₁，对所述输出电压信号OUT₁进行模数转换和数据解调后得到各个工作状态下的电流测量值；n为设定的采样时间；

采用傅里叶分析算法对所述输出电压信号OUT₁进行数据解调，获取第i个工作状态下输出电压信号OUT_i的二次谐波分量后，除以比例系数K得到第i个工作状态下所述电流测量值I_mi；

所述输出电流值的计算公式为：

；

其中，、、和分别表示所述交变方波电压源和所述电流测量装置分别处于正正、正负、负正和负负四种工作状态下的包含相位信息的电流测量值。

2.根据权利要求1所述的微弱电流测量装置，其特征在于，所述微弱电流测量装置还包括差动控制模块；所述差动激励单元还分别包括差动开关S₁₁、S₂₁、S₁₂和S₂₂；所述差动检测单元还包括差动开关S₃₃、S₃₄、S₄₃和S₄₄；

所述差动开关S₁₁、S₂₁、S₁₂和S₂₂分别设置于所述交变方波电压源的正极和负极分别与所述激励绕组W_e1和所述激励绕组W_e2的连接支路上；

所述差动开关S₃₃、S₃₄、S₄₃和S₄₄分别设置于所述电流测量装置的正极和负极分别与所述检测绕组W_D1和所述检测绕组W_D2的连接支路上；

所述差动控制模块通过控制各个差动开关S₁₁、S₂₁、S₁₂、S₂₂、S₃₃、S₃₄、S₄₃和S₄₄的通断，使所述交变方波电压源和所述电流测量装置处于正工作状态或负工作状态。