CN103454597A - 电流感应测量装置、测量方法及灵敏度调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电流感应测量装置，用于测量待测导体内的电流值，包括：磁场感应体，其设置在所述待测导体的周缘，用于收集所述待测导体内的电流所产生的磁场，在所述磁场感应体内设有至少一个磁间隙；电流传感器芯片，其设置在所述磁间隙内，用于感应所述磁场感应体收集的所述磁场，并根据所述磁场的大小输出对应的感应电压信号；信号处理单元，其用于接收所述电流传感器芯片输出的所述感应电压信号，并根据所述感应电压信号获得所述待测导体内的电流值。该电流感应测量装置的灵敏度高，测量信号稳定。

Description

电流感应测量装置、测量方法及灵敏度调节方法

技术领域

本发明涉及一种电流感应测量装置、测量方法及灵敏度调节方法。

背景技术

电流在导线中流动会产生与电流大小比例对应的磁场，霍尔效应(Hall effcet)磁传感器及线圈式磁传感器能够感应导线中电流产生的磁场，并输出与该磁场大小比例对应的感应电压，根据该感应电压的大小即可知导线中电流的大小。因此，在电子工业中，利用霍尔效应磁传感器和/或线圈式磁传感器制作的电流传感器被广泛应用于测量导线中的电流大小。

图1为传统的电流传感器的结构示意图。如图1所示，电流传感器包括霍尔效应发生器101、感应线圈103、信号放大器104以及恒流电源105，其中，恒流电源105与霍尔效应发生器101连接，并为霍尔效应发生器101提供其运行所需的电能。霍尔效应发生器101和感应线圈103设置在环形磁心间隙边缘，霍尔效应发生器101借助感应线圈103感应由待测电路中产生的磁场，并输出与该磁场大小对应的感应电压，感应电压经信号放大器104放大和处理后获得待测电路中的电流值，最后在显示装置(未示出)中显示待测电路中的电流值。

随着电子工业的快速发展，待测电路中的电流变化范围越来越大，这种利用霍尔效应磁传感器和/或线圈式磁传感器制作的电流传感器的灵敏度较低而且输出感应电压信号不稳定，无法满足使用要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题就是针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种电流感应测量装置及测量方法，其灵敏度高，输出信号稳定。

本发明还提供一种用于电流感应测量装置的灵敏度调节方法，其可以方便地对电流感应测量装置的灵敏度进行调节。

解决上述技术问题的所采用的技术方案是提供一种电流感应测量装置，用于测量待测导体内的电流值，包括：

磁场感应体，其设置在所述待测导体的周缘，用于收集所述待测导体内的电流所产生的磁场，在所述磁场感应体内设有至少一个磁间隙；

电流传感器芯片，其设置在所述磁间隙内，用于感应所述磁场感应体收集的所述磁场，并根据所述磁场的大小输出对应的感应电压信号；

信号处理单元，其用于接收所述电流传感器芯片输出的所述感应电压信号，并根据所述感应电压信号获得所述待测导体内的电流值。

优选地，所述磁场感应体紧贴所述待测导体的周缘设置，并且所述磁场感应体与所述待测导体电绝缘。

优选地，所述磁场感应体为环状结构或者为设有开口的环状结构，所述磁场感应体套设于所述待测导体的外侧。

优选地，所述磁场感应体包括多个子磁场感应体，所述多个子磁场感应体环绕所述待测导体的周缘设置。

优选地，所述多个子磁场感应体中的一个或多个所述子磁场感应体上设置有所述磁间隙。

优选地，包括多个所述磁场感应体，多个所述磁场感应体沿所述待测导体的轴向叠置。

优选地，在所述磁场感应体的纵向横截面上，所述磁场感应体为圆形、弧形或方形。

优选地，所述磁场感应体采用氧铁材料或坡莫合金或硅钢片制成。

优选地，在所述磁场感应体上设有多个所述磁间隙，所述磁间隙沿所述磁场感应体的周向均匀分布。

优选地，所述磁间隙为沿所述磁场感应体的纵向方向设置的通孔、沉孔或槽；或者，所述磁间隙为沿所述磁场感应体的横向设置的通孔、沉孔或槽；

或者，所述磁间隙为与所述磁场感应体的横向截面或纵向截面成一定角度的通孔、沉孔或槽。

优选地，所述磁间隙在所述磁场感应体的横向截面上的形状为圆形、方形或工字型；和/或，所述磁间隙在所述磁场感应体的纵向截面上的形状为圆形、方形或工字型。

优选地，所述电流传感器芯片包括惠斯通电桥电路，所述惠斯通电桥电路为全桥电路或半桥电路，并且所述惠斯通电桥电路包括至少一对具有相反钉扎方向的磁电阻元件和/或磁阻抗元件，所述磁电阻元件和/或磁阻抗元件与所述信号处理单元连接。

优选地，所述磁电阻元件和/或磁阻抗元件包括霍尔效应元件、巨霍尔效应元件、各向异性磁电阻效应元件、巨磁电阻效应元件、隧道磁电阻效应元件、巨磁阻抗效应元件。

优选地，所述信号处理单元包括：

接收模块，其用于接收来自所述电流传感器芯片输出的所述感应电压信号；

计算模块，其用于根据所述感应电压信号计算获得所述待测导体内的电流值；

显示模块，其用于显示所述电流值。

优选地，所述信号处理单元还包括：

报警模块，其用于比较获得的所述电流值与预设的电流阈值，若所述电流值超出所述电流阈值范围，则向所述显示模块输出报警信号；

所述显示模块根据接收到的所述报警信号进行报警。

优选地，还包括壳体，所述壳体包括相对设置的第一壳体和第二壳体，

所述第一壳体和所述第二壳体的相对面分别设有开口，而且，在所述第一壳体和第二壳体的相对面分别设有位置相对的第一凹槽和第二凹槽；

所述第一壳体和所述第二壳体固定在一起时，所述第一壳体和所述第二壳体形成一容腔；所述第一凹槽和所述第二凹槽形成通孔，所述待测导体穿过所述通孔；

所述磁场感应体和所述电流传感器芯片设置在所述容腔内。

优选地，所述壳体采用铁氧体材料、坡莫合金或硅钢片制成；或者采用铜或铝材料，并在其表面镀镍或镍合金或坡莫合金。

本发明还提供一种感应测量电流值的方法，包括：

利用磁场感应体收集所述待测导体内的电流所产生的磁场；

利用设置在所述磁场感应体内的电流传感器芯片感应由所述磁场感应体收集的所述磁场，并根据所述磁场的大小输出对应的感应电压信号；

根据所述感应电压信号获得所述待测导体内的电流值。

本发明还提供一种用于电流感应测量装置的灵敏度调节方法，其基于以下结构的电流感应测量装置，所述电流感应测量装置包括：

磁场感应体，其设置在所述待测导体的周缘，用于收集所述待测导体内的电流所产生的磁场，在所述磁场感应体内设有至少一个磁间隙；

电流传感器芯片，其设置在所述磁间隙内，用于感应所述磁场感应体收集的所述磁场，并根据所述磁场的大小输出对应的感应电压信号；

信号处理单元，其用于接收所述电流传感器芯片输出的所述感应电压信号，并根据所述感应电压信号获得所述待测导体内的电流值；

通过调节所述磁场感应体收集所述待测导体内电流所产生的磁场的能力来调节所述电流感应测量装置的灵敏度。

优选地，通过调节所述磁场感应体在其纵向截面上的面积，或者调节所述磁场感应体在其横向截面上的长度来调节所述磁场感应体的灵敏度。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的电流感应测量装置利用磁场感应体来收集待测导体内的电流所产生的磁场，并利用设置在磁场感应体内的电流传感器芯片来感应磁场感应体收集的磁场，可以减少外部环境磁场的对电流传感器芯片影响，同时可以减少漏磁现象，从而可以提高电流感应测量装置的灵敏度以及输出信号的稳定性。另外，本发明所提供的电流传感器芯片集成一体，其制作工艺简单，成本低，应用范围广。

另外，本发明提供的感应测量电流值的方法借助磁场感应体来收集待测导体内的电流所产生的磁场，然后利用设置在磁场感应体内的电流传感器芯片来感应磁场感应体收集的磁场，从而获得待测导体内的电流值。因此，该电流感应测量装置的灵敏度高，测量信号稳定。

此外，本发明提供的灵敏度调节方法方便地对电流感应测量装置的灵敏度进行调节。

附图说明

图1为传统的电流传感器的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的电流感应测量装置的立体图；

图3为本发明实施例一提供的电流感应测量装置的立体分解图；

图4为本发明实施例一磁场感应体和电流传感器芯片的立体图；

图5为本发明实施例一信号处理单元的结构框图；

图6a为本发明实施例一磁场感应体的另一立体图；

图6b为本发明实施例一磁场感应体的又一立体图；

图7a为本发明变型实施例磁场感应体的立体图；

图7b为本发明另一变型实施例磁场感应体的立体图；

图7c为本发明又一变型实施例磁场感应体的立体图；

图8a为本发明再一变型实施例磁场感应体的立体图；

图8b为本发明包含有两个子磁场感应体的圆环形磁场感应体的立体图；

图9为磁场感应体的弧长、截面积与灵敏度之间的关系曲线图；

图10为磁场感应体的弧长和截面积的具体情况。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的电流感应测量装置及测量方法进行详细描述。

实施例一提供的电流感应测量装置用于测量待测导体内的电流值(或电流的大小)。为了更清楚地描述电流感应测量装置，实施例一中，待测导体为导线，并将导线沿竖直方向设置，电流感应测量装置垂直于导线。另外，电流感应测量装置的上下方向为纵向，电流感应测量装置的左右为横向，垂直于纸面的方向为电流感应测量装置的前后。

图2为本发明实施例一提供的电流感应测量装置的立体图。图3为本发明实施例一提供的电流感应测量装置的立体分解图。请一并参阅图2和图3，电流感应测量装置包括壳体230、磁场感应体210、电流传感器芯片220以及信号处理单元240。在壳体230的纵向方向上贯穿其厚度的通孔26，使用时，导线21穿过该通孔26，即借助该通孔26可以将电流感应测量装置套在导线21的外侧，以测量导线21内的电流值。

壳体230包括第一壳体230a和第二壳体230b，而且第一壳体230a和第二壳体230b相对设置。第一壳体230a和第二壳体230b的相对面分别设有开口，即，在第一壳体230a上且与第二壳体230b相对的面设有开口，在第二壳体230b上且与第一壳体230a相对的面设有开口。在将第一壳体230a和第二壳体230b相对的固定在一起时，第一壳体230a和第二壳体230b上的开口相对，从而使第一壳体230a和第二壳体230b形成一容腔，磁场感应体210、电流传感器芯片220和信号处理单元240设置在该容腔内。当然，信号处理单元240也可以设置在容腔的外部。当信号处理单元240设置在容腔的外部时，可以通过软体导线将其与电流传感器芯片220连接。

在第一壳体230a与第二壳体230b相对的面设有第一凹槽13，第一凹槽13沿第一壳体230a的纵向延伸，并贯穿第一壳体230a的厚度。与之对应，在第二壳体230b与第一壳体230a相对的面设有第二凹槽14，第二凹槽14沿第二壳体230b的纵向延伸，并贯穿第二壳体230b的厚度。而且，第一凹槽13和第二凹槽14的设置位置相对。因此，在将第一壳体230a和第二壳体230b相对的固定在一起时，第一凹槽13和第二凹槽14使得壳体230上形成纵向的通孔26。第一壳体230a与第二壳体230b可以通过螺钉或螺栓固定连接。

在实施例一中，壳体230不仅可以作为支撑件，用于支撑磁场感应体210、电流传感器芯片220和信号处理单元240；而且，壳体230也可以作为屏蔽件，用于屏蔽来自壳体230外部的诸如电磁场等磁场的干扰，从而提高电流感应测量装置的测量精度和灵敏度。因此，优选地，壳体230采用铁氧体材料、坡莫合金或硅钢片制成，或者采用由铜、铝材料制成，并在铜、铝材料的表面外加镀层，如镀镍或镀镍合金或镀坡莫合金。

磁场感应体210用于收集导线21内的电流所产生的磁场。图4为本发明实施例一磁场感应体和电流传感器芯片的立体图。请请参阅图3和图4，磁场感应体210为半圆环形结构，即磁场感应体210为设有开口的圆环状结构，磁场感应体210设置在导线21的周缘，并且磁场感应体210与导线21电绝缘。优选地，磁场感应体210的内周缘与导线21的外周缘匹配，从而将磁场感应体210套设于导线21的外侧，以使磁场感应体210更好的收集电流所产生的磁场。实施例一中，在磁场感应体210的纵向横截面上，磁场感应体210为圆形、弧形或方形。

如图4所示，在磁场感应体210内设有磁间隙211，磁间隙211为纵向设置的槽，而且，磁间隙211设置在磁场感应体210的外缘位置。电流传感器芯片220设置在磁间隙21内，并与磁场感应体210绝缘。将电流传感器芯片220设置在磁间隙211内可以避免漏磁，从而提高电流传感器芯片220感应磁场的灵敏度，进而提高电流感应测量装置的灵敏度。实际上，设置磁间隙211的目的是为了放置电流传感器芯片220，以便电流传感器芯片220能更准确的感应磁场感应体210所收集的电流导线所产生的磁场，减少或避免外部环境因素造成的影响。另外，在磁场感应体210的纵向横截面上，磁间隙211横截面为圆形，方形或“工”字型。或者，在磁场感应体210的纵向横截面上，磁间隙211横截面为圆形，方形或“工”字型。

电流传感器芯片220用于感应磁场感应体210收集的导线21内电流产生的磁场，并根据磁场的大小输出对应的感应电压信号，即输出的感应电压信号的大小与电流产生的磁场的大小比例对应。请参阅图3和图4，电流传感器芯片220设置在磁间隙211内，并通过信号线238与信号处理单元240连接，以将感应电压信号传输至信号处理单元240。信号线238为柔性线路板或导线。

信号处理单元240用于接收电流传感器芯片220输出的感应电压信号，并根据感应电压信号获得所述导线21内的电流值。

实施例一中，电流传感器芯片220包括惠斯通电桥电路，惠斯通电桥电路为全桥电路或半桥电路。惠斯通电桥电路包括至少一对具有相反钉扎方向的磁电阻元件和/或磁阻抗元件，磁电阻元件和/或磁阻抗元件与信号处理单元240连接。磁电阻元件和/或磁阻抗元件包括霍尔效应元件、巨霍尔效应元件、各向异性磁电阻效应元件、巨磁电阻效应元件、隧道磁电阻效应元件、巨磁阻抗效应元件。优选地，磁电阻元件和/或磁阻抗元件采用巨霍尔效应元件、隧道磁电阻效应元件或巨磁阻抗效应元件，巨霍尔效应元件、隧道磁电阻效应元件、巨磁阻抗效应元件将会产生更大的信号输出。

图5为本发明实施例一信号处理单元的结构框图。如图5所示，信号处理单元240包括：

接收模块241，其用于接收来自电流传感器芯片220输出的感应电压信号；

计算模块242，其用于根据电流传感器芯片220输出的感应电压信号，计算获得导线21内的电流值；

显示模块243，其用于显示由计算模块242获得的电流值。

实施例一中，显示模块243为液晶显示屏，显示模块243设置在壳体230上。具体地，可以将显示模块243固定在第一壳体230a或第二壳体230b上。

在实际应用中，电流感应测量装置常用于测量被测导线中的电流是否超出其预设的阈值，如果被测导线中的电流超出预设的阈值，需要向使用者提供报警信号，以便使用者采取相应的保护措施。因此，优选地，信号处理单元240还包括：

报警模块244，其用于比较计算模块242获得的电流值与预设的电流阈值，若电流值超出电流阈值范围，则向显示模块243输出报警信号。显示模块243根据接收到的所述报警信号进行报警。

需要说明的是，在实施例一中，磁场感应体210为半圆环形结构。然而，本发明并不局限于此。磁场感应体210也可以设置成完整的圆环结构；或者采用诸如方形等环状结构；或者部分采用弧形，另一部分采用方形，即，弧形和方形混合。当然，磁场感应体210也可以在方形环状结构的磁场感应体210上设有开口，如图6a所示，为本发明实施例一磁场感应体的另一立体图。另外，磁场感应体210也可以是由多个子磁场感应体210′拼接而成，如采用三个子磁场感应体210′拼接而成的圆环形结构，如图6b所示，为本发明实施例一磁场感应体的又一立体图。以上仅是列举了磁场感应体210的几种具体结构，然而，这并不表示本发明磁场感应体210仅限于上述描述的几种具体的结构。只要将磁场感应体210设置在导线的周缘，即可以用于收集导线21内电流所产生的磁场。而且，优选地，将磁场感应体210紧贴导线21设置，可以更有利于收集导线21内电流所产生的磁场。

实施例一中，为了使磁场感应体210便于收集导线21内电流产生的磁场，磁场感应体210采用氧铁材料或坡莫合金或硅钢片制成。

还需要说明的是，在实施例一中，磁间隙211为槽，并纵向设置在磁场感应体210内靠近外周缘的位置，但本发明并不局限于此。槽形的磁间隙211也可以横向设置在磁场感应体210内，如图7a所示，为本发明变型实施例磁场感应体的立体图。另外，磁间隙211也可以是通孔或沉孔，通孔或沉孔沿纵向设置在磁场感应体210内，如图7b所示，为本发明另一变型实施例磁场感应体的立体图。不难理解，通孔也可以横向设置在磁场感应体210内，如图7c所示，为本发明又一变型实施例磁场感应体的立体图。可以理解，磁间隙211倾斜设置同样可以实现本发明所提及的效果，即，磁间隙211与磁场感应体的横截面成一定角度，或者磁间隙211与磁场感应体210的纵截面成一定角度，同样可以实现本发明所提及的效果。磁间隙211的形状同样可以是通孔、沉孔或槽。换言之，磁间隙211在磁场感应体210的横截面上的形状为圆形、方形或工字型，和/或，磁间隙211在磁场感应体210的纵向截面上的形状为圆形、方形或“工”字型。

此外，当磁场感应体210由多个子磁场感应体210′拼接时，如磁场感应体210采用两个子磁场感应体210′拼接时，可以在其中一个子磁场感应体210′上设置一磁间隙211，如图8a所示，为本发明再一变型实施例磁场感应体的立体图。当然，本发明也可以在每一个子磁场感应体210′上均设置一磁间隙211。也就是说，当磁场感应体210包括多个子磁场感应体210′时，可以在其中任意一个子磁场感应体210′上设置一磁间隙211，也可以在其中任意若干个子磁场感应体210′上分别设置一磁间隙211。

上述仅描述了在子磁场感应体210′上仅设置一个磁间隙211，但本发明并不局限于此。实际上，在每一个子磁场感应体210′上也可以设置多个磁间隙211，如在磁场感应体210中任意一个或多个子磁场感应体210′上设置两个或更多个磁间隙211，如图8b所示，为包含有两个子磁场感应体的圆环形磁场感应体的立体图。在该磁场感应体中，其中一个子磁场感应体210′上设有一个磁间隙211，另一个子磁场感应体210′上设有两个磁间隙211。

当磁场感应体210为分体结构时，即当磁场感应体210包含多个子磁场感应体210′时，可以选择其中一个或多个子磁场感应体210′上设置一个或更多个磁间隙211。不难理解，当磁场感应体210为整体结构时，同样可以在磁场感应体210上设置多个磁间隙211，而且，优选地，多个磁间隙211可以沿磁场感应体210的周向均匀分布。

此外，在上述实施例一电流感应测量装置中仅设有一个磁场感应体210，然而本发明并不局限于此。本发明电流感应测量装置也可以设置两个或更多个磁场感应体210。当电流感应测量装置设置两个或更多个磁场感应体210时，可以将两个或更多个磁场感应体210沿导线21的轴向叠置。

另外，在上述实施例一电流感应测量装置中设有一个电流传感器芯片220，然而本发明并不局限于此。本发明电流感应测量装置可以根据磁间隙的数量而对应地设置多个电流传感器芯片220。这样可以根据多个电流传感器芯片的测量值进行运算，从而减少误差，提高精确度。当然，当磁场感应体210上设置多个磁间隙211时，也可以选择的在某几个磁间隙211内设置电流传感器芯片220，换言之，电流传感器芯片220的设置数量可以不与磁间隙211的数量对应。

本实施例提供的电流感应测量装置，通过调节磁场感应体210的尺寸，如调节磁场感应体210在其纵向截面上的面积、或者调节磁场感应体210在其横向截面上的长度，可以改变磁场感应体210收集的磁场强弱，从而可以改变电流传感器芯片220感应到的磁场强弱，进而调节电流感应测量装置的灵敏度。

本实施例分别对磁场感应体210纵向截面的面积与电流感应测量装置的灵敏度之间的关系，以及磁场感应体210的弧长(在磁场感应体210横向截面上的长度)与电流感应测量装置的灵敏度之间的关系进行了测量。本实施例将磁场感应体210分为两类，第一类磁场感应体的截面积小于第二类磁场感应体的截面积。再对每一类磁场感应体选择弧长不同的样品进行测量。图9为磁场感应体的弧长、截面积与灵敏度之间的关系曲线图，图9中，横坐标表示磁场感应体的弧长(单位为mm)，纵坐标表示磁场感应体的灵敏度(单位为mV/A)，曲线“-◇-”表示第一类磁场感应体，曲线“-▲-”表示第二类磁场感应体。如图9所示，磁场感应体210的截面积S越大，磁场感应体的灵敏度越高；磁场感应体210的弧长D越长，磁场感应体的灵敏度越高，即磁场感应体的灵敏度随磁场感应体的弧长D、截面积S的增加而提高。

需要说明的是，在图9磁场感应体的弧长、截面积与灵敏度之间的关系曲线图中，磁场感应体的弧长用距离D来表示。图10示出磁场感应体的距离D和截面积S的具体情况。

另外，当磁场感应体210的数量增加时，即在导线21的轴向叠置多片磁场感应体210，如从一片磁场感应体210增加到两片或更多片时，可以减少磁漏，即可以提高磁场感应体210收集磁场的能力，从而增加了电流传感器芯片220感应的磁场强度，进而可以增加电流感应测量装置的灵敏度。实验表明，现对于现有的电流传感器，本实施例提供的电流感应测量装置灵敏度可提高30％以上。

本实施例提供的电流感应测量装置不仅可以用于测量交流电，而且可以用于测量直流电。

实施例一提供的电流感应测量装置利用磁场感应体来收集待测导体内的电流所产生的磁场，并利用设置在磁场感应体内的电流传感器芯片来感应磁场感应体收集的磁场，从而可以提高电流感应测量装置的灵敏度，进而不仅适用于测量导体内的电流值，而且适用于测量导体内电流的强弱变化，扩大了电流感应测量装置的适用范围。而且，实施例一提供的电流感应测量装置的测量信号稳定。

实施例二提供一种感应测量电流值的方法，其基于上述实施例一提供的电流感应测量装置。电流感应测量装置的具体结构参见实施例一，在此不再赘述。

感应测量电流值的方法包括：

利用磁场感应体收集所述待测导体内的电流所产生的磁场；

利用设置在所述磁场感应体内的电流传感器芯片感应由所述磁场感应体收集的所述磁场，并根据所述磁场的大小输出对应的感应电压信号；

根据所述感应电压信号获得所述待测导体内的电流值。

实施例二提供的感应测量电流值的方法首先借助磁场感应体来收集待测导体内的电流所产生的磁场，然后利用设置在磁场感应体内的电流传感器芯片来感应磁场感应体收集的磁场，从而获得待测导体内的电流值。因此，该电流感应测量装置的灵敏度高，测量信号稳定。

实施例三提供一种用于电流感应测量装置的灵敏度调节方法，该灵敏度调节方法是基于实施例一所述的电流感应测量装置。电流感应测量装置的具体结构参见实施例一，在此不再赘述。

用于电流感应测量装置的灵敏度调节方法是通过调节磁场感应体210收集导线内电流所产生的磁场的能力来调节电流感应测量装置的灵敏度。例如，通过调节磁场感应体210在其纵向截面上的面积，或者调节磁场感应体210在其横向截面上的长度来调节所述磁场感应体的灵敏度。其中，磁场感应体210在其纵向截面上的面积的调节可以通过直接改变某一个磁场感应体210的截面积，也可以通过改变磁场感应体的数量。使用者根据实际应用情况，利用实施例三提供的灵敏度调节方法方便地对电流感应测量装置的灵敏度进行调节。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (20)

1.一种电流感应测量装置，用于测量待测导体内的电流值，其特征在于，包括：

磁场感应体，其设置在所述待测导体的周缘，用于收集所述待测导体内的电流所产生的磁场，在所述磁场感应体内设有至少一个磁间隙；

电流传感器芯片，其设置在所述磁间隙内，用于感应所述磁场感应体收集的所述磁场，并根据所述磁场的大小输出对应的感应电压信号；

信号处理单元，其用于接收所述电流传感器芯片输出的所述感应电压信号，并根据所述感应电压信号获得所述待测导体内的电流值。

2.根据权利要求1所述的电流感应测量装置，其特征在于，所述磁场感应体紧贴所述待测导体的周缘设置，并且所述磁场感应体与所述待测导体电绝缘。

3.根据权利要求2所述的电流感应测量装置，其特征在于，所述磁场感应体为环状结构或者为设有开口的环状结构，所述磁场感应体套设于所述待测导体的外侧。

4.根据权利要求2所述的电流感应测量装置，其特征在于，所述磁场感应体包括多个子磁场感应体，所述多个子磁场感应体环绕所述待测导体的周缘设置。

5.根据权利要求2所述的电流感应测量装置，其特征在于，所述多个子磁场感应体中的一个或多个所述子磁场感应体上设置有所述磁间隙。

6.根据权利要求1所述的电流感应测量装置，其特征在于，包括多个所述磁场感应体，多个所述磁场感应体沿所述待测导体的轴向叠置。

7.根据权利要求1所述的电流感应测量装置，其特征在于，在所述磁场感应体的纵向横截面上，所述磁场感应体为圆形、弧形或方形。

8.根据权利要求1所述的电流感应测量装置，其特征在于，所述磁场感应体采用铁氧体材料或坡莫合金或硅钢片制成。

9.根据权利要求1所述的电流感应测量装置，其特征在于，在所述磁场感应体上设有多个所述磁间隙，所述磁间隙沿所述磁场感应体的周向均匀分布。

10.根据权利要求1所述的电流感应测量装置，其特征在于，所述磁间隙为沿所述磁场感应体的纵向方向设置的通孔、沉孔或槽；或者，所述磁间隙为沿所述磁场感应体的横向设置的通孔、沉孔或槽；或者，所述磁间隙为与所述磁场感应体的横向截面或纵向截面成一定角度的通孔、沉孔或槽。

11.根据权利要求1所述的电流感应测量装置，其特征在于，所述磁间隙在所述磁场感应体的横向截面上的形状为圆形、方形或工字型；和/或，所述磁间隙在所述磁场感应体的纵向截面上的形状为圆形、方形或工字型。

12.根据权利要求1所述的电流感应测量装置，其特征在于，所述电流传感器芯片包括惠斯通电桥电路，所述惠斯通电桥电路为全桥电路或半桥电路，并且所述惠斯通电桥电路包括至少一对具有相反钉扎方向的磁电阻和/或磁阻抗元件，所述磁电阻元件和/或磁阻抗元件与所述信号处理单元连接。

13.根据权利要求12所述的电流感应测量装置，其特征在于，所述磁电阻元件和/或磁阻抗元件包括霍尔效应元件、巨霍尔效应元件、各向异性磁电阻效应元件、巨磁电阻效应元件、隧道磁电阻效应元件、巨磁阻抗效应元件。

14.根据权利要求1所述的电流感应测量装置，其特征在于，所述信号处理单元包括：

接收模块，其用于接收来自所述电流传感器芯片输出的所述感应电压信号；

计算模块，其用于根据所述感应电压信号计算获得所述待测导体内的电流值；

显示模块，其用于显示所述电流值。

15.根据权利要求14所述的电流感应测量装置，其特征在于，所述信号处理单元还包括：

报警模块，其用于比较获得的所述电流值与预设的电流阈值，若所述电流值超出所述电流阈值范围，则向所述显示模块输出报警信号；和/或，其用于比较所获得的所述电流值与预设的标准电流值，若所述电流值远高于或远低于预设的标准电流值，则判定为被监测设备工作不正常，并向所述显示模块输出报警信号。

所述显示模块根据接收到的所述报警信号进行报警。

16.根据权利要求1所述的电流感应测量装置，其特征在于，还包括壳体，所述壳体包括相对设置的第一壳体和第二壳体，

所述第一壳体和所述第二壳体的相对面分别设有开口，而且，在所述第一壳体和第二壳体的相对面分别设有位置相对的第一凹槽和第二凹槽；

所述第一壳体和所述第二壳体固定在一起时，所述第一壳体和所述第二壳体形成一容腔；所述第一凹槽和所述第二凹槽形成通孔，所述待测导体穿过所述通孔；

所述磁场感应体和所述电流传感器芯片设置在所述容腔内。

17.根据权利要求16所述的电流感应测量装置，其特征在于，所述壳体采用铁氧体材料、坡莫合金或硅钢片制成；或者采用铜或铝材料，并在其表面镀镍或镍合金或坡莫合金。

18.一种感应测量电流值的方法，其特征在于，包括：

利用磁场感应体收集所述待测导体内的电流所产生的磁场；

利用设置在所述磁场感应体内的电流传感器芯片感应由所述磁场感应体收集的所述磁场，并根据所述磁场的大小输出对应的感应电压信号；

根据所述感应电压信号获得所述待测导体内的电流值。

19.一种用于电流感应测量装置的灵敏度调节方法，其特征在于，基于以下结构的电流感应测量装置，即所述电流感应测量装置包括：

磁场感应体，其设置在所述待测导体的周缘，用于收集所述待测导体内的电流所产生的磁场，在所述磁场感应体内设有至少一个磁间隙；

电流传感器芯片，其设置在所述磁间隙内，用于感应所述磁场感应体收集的所述磁场，并根据所述磁场的大小输出对应的感应电压信号；

信号处理单元，其用于接收所述电流传感器芯片输出的所述感应电压信号，并根据所述感应电压信号获得所述待测导体内的电流值；

通过调节所述磁场感应体收集所述待测导体内电流所产生的磁场的能力来调节所述电流感应测量装置的灵敏度。

20.根据权利要求19所述的灵敏度调节方法，其特征在于，通过调节所述磁场感应体在其纵向截面上的面积，或者调节所述磁场感应体在其横向截面上的长度来调节所述电流感应测量装置的灵敏度。

Images