[发明专利]一种基于隧穿磁阻的大量程暂态电流传感器

摘要

本发明涉及一种基于隧穿磁阻的大量程暂态电流传感器，属于传感测量领域。本发明包括：开口磁环，隧穿磁阻磁传感芯片，信号调理电路，模数转换装置，数据处理装置和闭合线圈；其中开口磁环、开口磁环上绕制的闭合线圈、设置在开口磁环的开口处的隧穿磁阻磁传感芯片和与隧穿磁阻磁传感芯片相连的信号调理电路组成电流探头，信号调理电路、模数转换装置和数据处理装置依次电连接。闭合线圈粗细和所绕线圈匝数为闭合线圈参数，经测量计算得到，闭合线圈参数使开口磁环气隙中可能出现的最大磁感应强度不大于隧穿磁阻芯片的饱和磁感应强度。本发明扩大了隧穿磁阻传感器量程，和电力系统电流测量需求契合，灵敏度高，不易损坏，成本低，安装维护方便。

主权项

1.一种基于隧穿磁阻的大量程暂态电流传感器，该传感器包括：开口磁环，隧穿磁阻磁传感芯片，信号调理电路，模数转换装置，数据处理装置和闭合线圈；其中闭合线圈绕制在开口磁环上，用以扩大电流测量量程；设置在开口磁环的开口处的隧穿磁阻磁传感芯片和与隧穿磁阻磁传感芯片相连的信号调理电路组成电流探头，与信号调理电路、模数转换装置和数据处理装置依次电连接；测量时，待测的载流导线穿过所述开口磁环放置；所述闭合线圈参数为闭合线圈粗细和闭合线圈的匝数，选择的闭合线圈参数使开口磁环气隙中出现的最大磁感应强度小于等于隧穿磁阻芯片的饱和磁感应强度；其特征在于，所述闭合线圈参数表达式如下：式中，B_sat为隧穿磁阻芯片的饱和磁感应强度，为载流导线中可能出现的最大电流，N为闭合线圈的匝数，d为开口磁环的气隙长度，μ₀为空气磁导率，μ₀＝4π×10^‑7，S为开口磁环的横截面积，ω为角频率，j为虚数单位，ρ为线圈所用导线电阻率，L为开口磁环截面周长，S_c为闭合线圈所用导线截面积；通过选择磁环的横截面积S与导线截面积S_c及线圈匝数N的组合使参数表达式成立。