[发明专利]用于直流大电流测量的矩形霍尔传感器阵列结构设计方法

摘要

本发明公开了一种用于直流大电流测量的矩形霍尔传感器阵列结构设计方法，摒弃圆形的阵列结构，使用矩形排列的霍尔传感器阵列；采用高阶的辛普森积分算法，在达到要求的测量准确度的同时，减少需要的霍尔芯片个数，降低传感器的制造成本。本发明方法在保持霍尔传感器结构简单，成本低廉等优点的同时，提高了其准确度和抗干扰能力。

主权项

用于直流大电流测量的矩形霍尔传感器阵列结构设计方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)、根据待测母排的电压等级得到必须的绝缘间隔，参考结构骨架需要的安装空间，选取最小的初始矩形排布尺寸，并将多个霍尔传感器按初始矩形排布尺寸布置为矩形的积分回路，从而生成环绕待测母排的闭合的安培环路积分路径；(2)、对矩形积分回路的四条边上的霍尔传感器输出信号分别进行处理，得到待测磁场沿矩形回路四条边的积分值，最后进行累加得到待测磁场沿闭合积分回路的积分值，然后根据积分值确定矩形积分回路每边需要使用的霍尔传感器的个数，具体过程如下：(2.1)、选择矩形积分回路的长边，确定其达到准确度要求所需要使用的霍尔传感器个数：首先计算待测磁场沿矩形积分路径的长边切向分量的积分理论值，再将数值积分计算的结果与理论值进行对比；由于沿矩形积分环路每条边的切向方向，磁场变化梯度大，所以利用辛普森算法对霍尔传感器的信号进行处理；假定长边被均匀划分为4个子区间，即22个，在设计过程中如果数值积分的精度不能满足准确度的要求，则将子区间数目加倍，在先前所有子区间的中点再次增加霍尔传感器探测点，得到辛普森数值积分计算结果的序列，与理论值进行对比，直至满足准确度需求，确定达到所需计算精度需要的最小区间个数2A，其中A为自然数，在矩形回路的长边，需要等间距放置的霍尔芯片个数为2A+1个；(2.2)、确定长边所划定的子区间个数后，再根据矩形尺寸的长宽比，确定宽边的所适宜划分的子区间个数2B，其中B为自然数，在矩形回路的宽边，需要等间距放置的霍尔芯片个数为2B+1个；(3)、由于矩形积分回路的相邻两边的切向方向相互正交，且两边的端点在顶点处重合，因此在矩形积分回路端点处放置的两个霍尔传感器位置重合，法向向量相互正交；(4)、根据步骤(2)、(3)确定矩形积分回路每条边所需霍尔传感器个数为2×[(2A+1)+(2B+1)]，然后生成矩形阵列不同尺寸的误差分布图，寻找计算误差最小的尺寸点，得到霍尔传感器阵列的最佳尺寸。