[发明专利]基于TMR芯片阵列的电流传感器、电流测量系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于TMR芯片阵列的电流传感器、电流测量系统及方法，采用四个单轴TMR芯片；四个单轴TMR芯片位于同一假想圆上，每一TMR芯片分别位于假想圆圆周的四分点处，且四个单轴TMR芯片的磁敏感轴沿顺时针方向与假想圆相切；四个单轴TMR芯片均用于获取流过待测导线的待测电流在各芯片处所感应出的磁感应强度；所获取到的各磁感应强度值用于计算流过待测导线的电流值。本发明采用了四个TMR单轴芯片，以较少的芯片数量进行电流测量，电流计算方法简单，相较于电流互感器来说，价格低、功耗小、灵敏度高，且无需接入电路，测试方法更为安全和简单。

技术领域

本发明涉及电信号测量技术领域，特别涉及一种基于TMR芯片阵列的电流传感器、电流测量系统及方法。

背景技术

近年来，随着智能电网的快速发展，如何开发及应用传感器技术实现电气量和非电气量的快速且准确的测量面临着巨大的挑战。尤其对于电气量而言，电压、电流以及功率等的测量对传感器技术的要求越来越高。而电流测量技术作为智能电网的关键技术，如何快速、准确、安全、便捷且低成本地进行电流测量则至关重要。

传统的电流测量技术主要依靠电流互感器完成，但电流互感器存在的低带宽、铁芯易饱和、大体积等问题，使得在实际电流测量过程中，造成响应速度慢、测量成本高和测试繁琐等问题。近年来，由于基于隧道磁阻效应的传感器具有体积小、功耗低、灵敏度高等特点，其在电流测量领域备受青睐。如中国专利CN113049874A公开的电流传感器、电流测量设备、系统、装置和存储介质，基于环形阵列，采用四个第一单轴TMR芯片和两个第二单轴TMR芯片来实现电流信号的测量，但也存在TMR芯片消耗数量较多、电流计算方法较复杂功耗较高、成本较高以及测试较为繁琐等问题。

鉴于此，需要一种基于TMR芯片阵列的电流传感器、电流测量系统及方法。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于TMR芯片阵列的电流传感器、电流测量系统及方法，以至少解决相关技术中TMR芯片成本高、电流计算方法复杂的技术问题。

本发明旨在保证较高测量精度的前提下，以更少的TMR芯片、更低的成本、更低的功耗、更为简单的测试方法及更简洁的电流计算方法来实现电流的测量。

根据本发明实施例的一方面，提供了一种基于TMR芯片阵列的电流传感器，包括：

四个单轴TMR芯片，四个所述单轴TMR芯片形成环形阵列；其中，四个所述单轴TMR芯片位于同一假想圆上，且每一所述单轴TMR芯片分别位于假想圆的圆周的四分点处；四个所述单轴TMR芯片的磁敏感轴方向以同一时针方向与所述假想圆相切。

可选地，各所述单轴TMR芯片均用于采集待测电流在各所述单轴TMR芯片所感应出的磁感应强度；通过所述磁感应强度及所述假想圆的半径用以计算所述待测电流值。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电流测量方法，所述电流测量方法应用上述的电流传感器，包括：

采集所述待测电流在四个各所述单轴TMR芯片处所感应出的磁感应强度；

根据所述待测电流在各所述单轴TMR芯片处所感应出的磁感应强度和所述假想圆的半径，计算出所述待测导线中流过的所述电流值。

可选地，根据所述待测电流在各所述单轴TMR芯片处所感应出的磁感应强度和所述假想圆的半径来计算所述待测电流值，包括：

建立的电流计算公式，所述电流计算公式包含磁感应强度变量、假想圆半径变量和待测电流变量之间的对应关系；

将所述待测电流在各所述单轴TMR芯片处所感应出的磁感应强度和所述假想圆的半径代入所述电流计算公式中，计算出所述待测电流值。

可选地，建立的电流计算公式具体包括：