CN108333409B - 基于磁场的电流测量 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及基于磁场的电流测量。一个实例包含一种电流测量系统(10)。所述系统包含靠近电流导体(12)且相对于所述电流导体(12)以预定布置定位的至少两个磁场传感器(14)，所述磁场传感器(14)中的各者经配置以测量与在所述电流导体(12)中流动的电流相关联的磁场且提供相应磁场测量值。所述系统还包含电流测量处理器(16)，其经配置以基于所述磁场测量值的泰勒级数展开实施数学算法以基于所述数学算法计算所述电流的振幅。

Description

基于磁场的电流测量
技术领域
本发明大体涉及电子系统，且更具体来说涉及基于磁场的电流测量。
背景技术
在电子电路中，可为了各种原因测量电流。例如，电流可经测量来实施电路功能，或可针对电路保护实施以减轻对相关电子电路中的电子装置的损害。可以各种方式测量电流。一个实例包含经由欧姆定律测量跨越在要测量的电流的电流路径中的电阻器的电压。但是，此电流测量是能量效率低的，且可能添加不需要的电阻到电流路径。测量电流的另一方式基于以非接触方式测量磁场。在基于磁场的非接触电流传感器中，通过电流导体(例如金属迹线)的电流产生由磁传感器检测到的磁场。磁场强度与流动通过电流导体的电流的振幅成正比。
发明内容
一个实例包含一种电流测量系统。所述系统包含靠近电流导体且相对于所述电流导体以预定布置定位的至少两个磁场传感器，所述磁场传感器中的各者经配置以测量与在所述电流导体中流动的电流相关联的磁场且提供相应磁场测量值。所述系统还包含电流测量处理器，其经配置以基于所述磁场测量值的泰勒级数展开(Taylor series expansion)实施数学算法以基于所述数学算法计算所述电流的振幅。
另一实例包含一种用于测量电流导体中的电流的振幅的方法。所述方法包含将多个磁场传感器以预定布置定位靠近所述电流导体且经由所述多个磁场传感器中的各者获得与在所述电流导体中流动的电流相关的磁场测量值。所述方法还包含基于所述磁场测量值的泰勒级数展开实施数学算法以大体上消除与外部磁场相关的干扰项，且基于所述数学算法计算所述电流导体中的电流的所述振幅。
另一实例包含一种电流测量系统。所述系统包含靠近多个电流导体且相对于所述多个电流导体以预定布置定位的多个磁场传感器，所述多个磁场传感器中的各者经配置以测量与在所述相应多个电流导体中流动的多个电流相关的磁场且提供磁场测量值。所述系统还包含电流测量处理器，其经配置以接收所述磁场测量值且对所述磁场测量值实施数学算法以基于与所述多个电流中的各者相关的所述磁场测量值计算所述多个电流中的一者的振幅。
附图说明
图1图示说明电流测量系统的实例。
图2图示说明电流测量的第一示例图。
图3图示说明电流测量的第二示例图。
图4图示说明电流测量的第三示例图。
图5图示说明电流测量的第四示例图。
图6图示说明电流测量的第五示例图。
图7图示说明用于测量电流导体中的电流的振幅的方法的实例。
具体实施方式
本发明大体涉及电子系统，且更具体来说涉及基于磁场的电流测量。电流测量系统可包含两个或更多个磁场传感器(例如磁通门传感器)，其相对于至少一个电流导体(例如，印刷电路板(PCB)上的金属迹线)以预定布置进行布置。作为实例，磁场传感器可相对于(若干)电流导体的横截面以等距且对称的布置进行布置。磁场传感器经配置以测量与(若干)电流导体相关的磁场。
电流测量系统还包含电流测量处理器，其经配置以接收与(若干)电流导体相关的磁场测量值。因此，电流测量处理器可实施数学计算来计算(若干)电流导体的各者中的电流振幅以减轻与一或多个其它磁场相关的干扰(例如，来自一或多个其它电流导体及/或来自外部磁场源)。作为实例，数学算法可对应于磁场测量值的组合以在(若干)外部磁场的局部变分的泰勒级数展开中消除来自外部磁场源的至少0阶及1阶干扰。
图1图示说明电流测量系统10的实例。可在需要电流的精确测量的各种应用的任一者(例如用于电路保护)中实施电流测量系统10。电流测量系统10经配置以计算相应至少一个(N个)电流导体12中的至少一个(N个)电流(在图1的实例中显示为I1到IN)的各者的振幅，其中N是正整数。作为实例，电流导体12中的各种各者可对应于印刷电路板(PCB)上的导电(例如，金属)迹线。
电流测量系统10还包含多个(X个)磁场传感器14，其中X是大于一的正整数。各磁场传感器经配置以测量与电流导体12相关的磁场。在图1的实例中，磁场测量值显示为分别对应于磁场传感器1到X的B1到BX。作为实例，磁场传感器14可实施为经配置以测量与相应电流I1到IN在相应平面(例如，平行于一或多个电流导体12)中产生的磁场相关的磁通量的磁通门传感器。磁场测量值B1到BX(例如，经由模数转换器(ADC))提供到电流测量处理器16，其经配置以基于磁场测量值B1到BX计算电流I1到IN的振幅。
作为实例，电流测量处理器16可对磁场测量值B1到BX实施数学算法以计算电流I1到IN的振幅。例如，数学算法可基于实施磁场测量值B1到BX的泰勒级数展开。例如，数学算法可对应于基于提供泰勒级数展开而获得一系列方程式，从而获得相对于磁场传感器14相对于电流导体12的空间坐标的多项式拟合以求解测量值组合，其中对应于干扰的第一项或若干项被消除。通过实施数学算法，电流测量处理器16可按一定方式计算电流I1到IN中的给定一者的振幅，所述方式减轻与对应于其它电流I1到IN的磁场及/或从外部来源提供的磁场(例如，寄生及/或环境磁场)相关的干扰。
图2图示说明电流测量的第一示例图50。第一示例图50对应于在图2的实例中的横截面中显示的单个电流导体52中流动的电流I1的振幅的测量。电流导体52可对应于图1的实例中的电流导体12中的一者，使得电流测量处理器16可测量图2的实例中的电流I1。因此，在图2的实例的下列描述中参考图1的实例。
第一图50还显示一对磁通门传感器54，其相对于电流导体52以预定布置进行布置。在图2的实例中，磁通门传感器54(显示为FG传感器1和FG传感器2)相对于电流导体52的横截面以对称布置沿着笛卡尔坐标系56的Y轴与电流导体52的横截面等距隔开距离“y”进行布置。磁通门传感器54可提供分别对应于经测量的磁场的磁场测量值B1和B2。在图2的实例中，磁通门传感器54可使用对应于相应磁场测量值B1和B2的测量极性的相应箭头显示。电流测量处理器16因此可基于磁场B1和B2的所测量量值和方向计算电流I1的振幅。
作为实例，电流测量处理器16可经配置以对对应于磁场测量值B1和B2的两个变量实施泰勒级数展开。两个变量x和y的泰勒级数展开可大体如下表达：
Figure GDA0003058008490000031
泰勒级数展开可如下由磁场测量B1和B2简化：
Figure GDA0003058008490000032
因此，磁场测量值B1和B2可经泰勒级数展开，且因此如下表达：
Figure GDA0003058008490000041
Figure GDA0003058008490000042
其中：BI是与电流I1相关的磁场分量；
B0是y＝0下的0阶干扰分量，且因此在电流导体52的横截面处居中；
By是沿着Y轴的1阶干扰分量；及
Byy是沿着Y轴的2阶分量。
电流测量处理器16可如下基于磁场测量值B1和B2的差BDIFF计算电流I1的振幅：
BDIFF＝B1–B2 方程式5
且把方程式3和4代入方程式5，可如下表示BDIFF：
BDIFF＝2BI+2ByΔy+… 方程式6
因此，电流测量处理器16可基于经测量的净磁场BDIFF与电流I1的振幅之间的线性关系计算电流I1的振幅。因此，通过实施磁场测量值B1和B2的泰勒级数展开，电流测量处理器16可以减轻干扰的方式计算电流I1的振幅。具体来说，方程式6显示，0阶干扰分量B0在经测量的净磁场BDIFF的计算中被消除，且因此可在电流I1的振幅的计算中被消除。
图3图示说明电流测量的第二示例图100。第二图100对应于在图3的实例中的两个横截面中显示的单个电流导体102中流动的电流I1的振幅的测量。电流导体102可对应于图1的实例中的电流导体12，使得电流测量处理器16可测量图3的实例中的电流I1。因此，在对图3的实例的下列描述中参考图1的实例。
在图3的实例中，电流导体102显示为以U形布置，使得电流I1相对于电流导体102的第一横截面104和电流导体102的第二横截面106与自身反平行流动。因此，在图3的实例中，电流导体102显示为在第一横截面104和第二横截面106的各者处按法向角与横截面平面相交。电流导体102在第一横截面104和第二横截面106处分开距离“2x”(在图3的实例中显示为距第一横截面104中的电流导体102与第二横截面106中的电流导体102之间的中点的距离“x”)。第二图100还显示在第一横截面104处相对于电流导体102以预定布置进行布置的第一对磁通门传感器108和在第二横截面106处相对于电流导体102以预定布置进行布置的第二对磁通门传感器110。
在图3的实例中，第一对磁通门传感器108(显示为FG传感器1和FG传感器2)和第二对磁通门传感器110(显示为FG传感器3和FG传感器4)中的各者沿着笛卡尔坐标系(例如，类似于图2的实例中的笛卡尔坐标系56)的Y轴与电流导体102的相应第一横截面104和第二横截面106等距隔开距离“y”进行布置，且可相对于横截面104和106的各者中的电流导体102大致以X轴为中心。第一对磁通门传感器108可提供分别对应于经测量磁场的磁场测量值B1和B2，且第二对磁通门传感器110可提供分别对应于经测量磁场的磁场测量值B3和B4。电流测量处理器16因此可基于磁场测量值B1、B2、B3及B4计算电流I1的振幅。
类似于之前在图2的实例中描述，电流测量处理器16可经配置以计算基于对应于磁场测量值B1、B2、B3及B4的四个变量的泰勒级数展开的方程式。作为实例，磁场测量值B1、B2、B3及B4可经泰勒级数展开，且因此如下表达：
Figure GDA0003058008490000051
Figure GDA0003058008490000052
Figure GDA0003058008490000053
Figure GDA0003058008490000054
其中：Bx是沿着X轴的1阶干扰分量；
Bxy是沿着X和Y轴的2阶分量；
Δx项对应于沿着X轴的干扰分量的距离；及
Δy项对应于沿着Y轴的干扰分量的距离。
电流测量处理器16可基于经组合的磁场项B12和B34的差BDIFF来计算电流I1的振幅，其中B12和B34中的各者是针对电流导体104和106的各部分检测到的磁场之间的差。可如下表达差BDIFF：
B12＝B1–B2＝2BI+2ByΔy–2BxyΔxΔy… 方程式11
B34＝B3–B4＝-2BI+2ByΔy+2BxyΔxΔy… 方程式12
BDIFF＝B12–B34＝4BI–4BxyΔxΔy… 方程式13
因此，电流测量处理器16可基于经测量的净磁场BDIFF与电流I1的振幅之间的线性关系计算电流I1的振幅。因此，通过实施磁场测量值B1、B2、B3和B4的泰勒级数展开，电流测量处理器16可以减轻干扰的方式计算电流I1的振幅。具体来说，方程式13显示，0阶干扰分量B0及1阶干扰分量Bx和By在经测量的净磁场BDIFF的计算中被消除，且因此可在电流I1的振幅的计算中被消除。
作为进一步实例，通过实施多个变量及因此多个磁场测量值的泰勒级数展开，电流测量处理器16可经配置以基于磁场传感器14的类似布置计算多个相应电流的振幅。例如，电流测量系统10可包含等于2*N+2的数对磁场传感器14(及因此是电流导体12的数量加一)来促进相应电流I1到IN的振幅的计算，例如在图4和5的实例中显示。
图4图示说明电流测量的第三示例图150。第三图150对应于在第一电流导体152中流动的第一电流I1和第二电流导体154中流动的第二电流I2的振幅的测量，所述电流导体在图4的实例中的两个相应横截面中显示。电流导体152和154可对应于图1的实例中的电流导体12的两者，使得电流测量处理器16可测量图4的实例中的电流I1和I2的振幅。因此，在图4的实例的下列描述中参考图1的实例。
在图4的实例中，电流导体152和154显示为各自分别在第一横截面156和第二横截面158的各者处按法向角与横截面平面相交。第一电流导体152和第二电流导体154沿着坐标系的X轴分开距离“x”。第三图150还显示第一对磁通门传感器160(显示为FG传感器1和FG传感器2)、第二对磁通门传感器162(显示为FG传感器3和FG传感器4)和第三对磁通门传感器164(显示为FG传感器5和FG传感器6)。
所述对磁通门传感器160、162和164相对于电流导体152和154以预定布置进行布置。在此实例中，所述对磁通门传感器160、162和164沿着笛卡尔坐标系(例如，类似于图2的实例中的笛卡尔坐标系56)的Y轴与电流导体152的相应第一横截面154和第二横截面156等距隔开距离“y”进行布置。另外，所述对磁通门传感器160、162和164相对于穿过横截面156和158的笛卡尔坐标系对称布置，且各自与相应电流导体152和154的至少一者的中点相距距离“x/2”，其中第二对磁通门传感器162与电流导体152和154二者相距距离“x/2”。
第一对磁通门传感器160可提供分别对应于经测量的磁场的磁场测量值B1和B2。第二对磁通门传感器162可提供分别对应于经测量的磁场的磁场测量值B3和B4。第三对磁通门传感器164可提供分别对应于经测量的磁场的磁场测量值B5和B6。电流测量处理器16因此可基于磁场测量值B1、B2、B3、B4、B5和B6分别计算电流I1和I2的振幅。
类似于之前在图2的实例中描述，电流测量处理器16可经配置以实施对应于磁场测量值B1、B2、B3、B4、B5、B6的六个变量的泰勒级数展开。作为实例，磁场测量值B1、B2、B3、B4、B5、B6可经展开，且因此如下表达：
B1＝BI11+BI12+Bext1 方程式14
B2＝-BI11–BI12+Bext2 方程式15
B3＝BI21+BI22+Bext3 方程式16
B4＝-BI21–BI22+Bext4 方程式17
B5＝BI31+BI32+Bext5 方程式18
B6＝-BI31–BI32+Bext6 方程式19
其中：BI11是与第一电流I1相关的由磁通门传感器160的各者测量的磁场；
BI12是与第二电流I2相关的由磁通门传感器160的各者测量的磁场；
BI21是与第一电流I1相关的由磁通门传感器162的各者测量的磁场；
BI22是与第二电流I2相关的由磁通门传感器162的各者测量的磁场；
BI31是与第一电流I1相关的由磁通门传感器164的各者测量的磁场；
BI32是与第二电流I2相关的由磁通门传感器164的各者测量的磁场；
Bext1是与干扰(例如，0阶、1阶等)相关的由磁通门传感器160的第一者测量的磁场分量；
Bext2是与干扰(例如，0阶、1阶等)相关的由磁通门传感器160的第二者测量的磁场分量；
Bext3是与干扰(例如，0阶、1阶等)相关的由磁通门传感器162的第一者测量的磁场分量；
Bext4是与干扰(例如，0阶、1阶等)相关的由磁通门传感器162的第二者测量的磁场分量；
Bext5是与干扰(例如，0阶、1阶等)相关的由磁通门传感器164的第一者测量的磁场分量；及
Bext6是与干扰(例如，0阶、1阶等)相关的由磁通门传感器164的第二者测量的磁场分量。
基于所述对磁通门传感器160、162和164的对称放置，磁场项BI11、BI21和BI32可表达为：
BI11＝aI1,BI12＝bI2 方程式20
BI21＝aI1,BI22＝aI2 方程式21
BI32＝aI2,BI31＝bI1 方程式22
其中：a、b是预定常数。
电流测量处理器16可如下基于磁场项B1、B2、B3和B4的组合的差BDIFF1计算电流I2的振幅：
BDIFF1＝(B1–B2)–(B3–B4) 方程式23
Figure GDA0003058008490000071
Figure GDA0003058008490000081
Figure GDA0003058008490000082
电流测量处理器16也可如下基于磁场项B3、B4、B5和B6的组合的差BDIFF2计算电流I1的振幅：
BDIFF2＝(B3–B4)–(B5–B6) 方程式27
Figure GDA0003058008490000083
Figure GDA0003058008490000084
Figure GDA0003058008490000085
由于已知常数a和b，因此电流测量处理器16可基于经测量的净磁场BDIFF1和BDIFF2与电流I1和I2的振幅之间的线性关系来分别计算电流I1和I2的振幅。因此，通过实施磁场测量值B1、B2、B3、B4、B5和B6的泰勒级数展开，电流测量处理器16可以减轻干扰的方式计算电流I1和I2的振幅。具体来说，方程式26和30显示，0阶及1阶干扰分量B0及Bx和By分别在经测量的净磁场BDIFF1和BDIFF2的计算中被消除，且因此可在电流I1和I2的振幅的计算中被消除。
图5图示说明电流测量的第四示例图200。第四图200对应于在第一电流导体202中流动的第一电流I1、第二电流导体204中流动的第二电流I2和第三电流导体206中流动的第三电流I3的振幅的测量，所述电流导体在图5的实例中的三个相应横截面中显示。电流导体202、204和206可对应于图1的实例中的电流导体12的三者，使得电流测量处理器16可测量图5的实例中的电流I1、I2和I3的振幅。因此，在图5的实例的下列描述中参考图1的实例。
在图5的实例中，电流导体202、204和206显示为各自分别在第一横截面208、第二横截面210和第三横截面212的各者处按法向角与横截面平面相交。电流导体202、204和206各自与电流导体202、204和206中的下一个分开距离“x”。第四图200还显示第一对磁通门传感器214(显示为FG传感器1和FG传感器2)、第二对磁通门传感器216(显示为FG传感器3和FG传感器4)、第三对磁通门传感器218(显示为FG传感器5和FG传感器6)和第四对磁通门传感器220(显示为FG传感器7和FG传感器8)。
所述对磁通门传感器214、216、218和220相对于电流导体202、204和206以预定布置进行布置。具体来说，所述对磁通门传感器214、216、218和220沿着笛卡尔坐标系(例如，类似于图2的实例中的笛卡尔坐标系56)的Y轴与电流导体202、204和206的相应横截面208、210和212等距隔开距离“y”进行布置。另外，所述对磁通门传感器214、216、218和220相对于穿过横截面208、210和212的轴对称布置，且各自沿着X轴与相应电流导体202、204和206的至少一者的中点相距距离“x/2”，其中第二对磁通门传感器216与电流导体202和204二者相距距离“x/2”且第三对磁通门传感器218与电流导体204和206二者相距距离“x/2”。
第一对磁通门传感器214可提供分别对应于经测量的磁场的磁场测量值B1和B2。第二对磁通门传感器216可提供分别对应于经测量的磁场的磁场测量值B3和B4。第三对磁通门传感器218可提供分别对应于经测量的磁场的磁场测量值B5和B6。第四对磁通门传感器220可提供分别对应于经测量的磁场的磁场测量值B7和B8。电流测量处理器16因此可基于磁场测量值B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7和B8分别计算电流I1、I2和I3的振幅。
类似于之前在图2的实例中描述，电流测量处理器16可经配置以实施对应于磁场测量值B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7和B8的八个变量的泰勒级数展开。作为实例，磁场测量值B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7和B8可经泰勒级数展开，且因此如下表达：
B1＝BI11+BI12+BI13+Bext1 方程式31
B2＝-BI11–BI12–BI13+Bext2 方程式32
B3＝BI21+BI22+BI23+Bext3 方程式33
B4＝-BI21–BI22–BI23+Bext4 方程式34
B5＝BI31+BI32+BI33+Bext5 方程式35
B6＝-BI31–BI32–BI33+Bext6 方程式36
B7＝BI41+BI42+BI43+Bext7 方程式37
B8＝-BI41–BI42–BI43+Bext8 方程式38
其中：BI13是与第三电流I3相关的由磁通门传感器214的各者测量的磁场；
BI23是与第三电流I3相关的由磁通门传感器216的各者测量的磁场；
BI33是与第三电流I3相关的由磁通门传感器218的各者测量的磁场；
BI41是与第一电流I1相关的由磁通门传感器220的各者测量的磁场；
BI42是与第二电流I2相关的由磁通门传感器220的各者测量的磁场；
BI43是与第三电流I3相关的由磁通门传感器220的各者测量的磁场；
Bext7是与干扰(例如，0阶、1阶等)相关的由磁通门传感器220的第一者测量的磁场分量；及
Bext8是与干扰(例如，0阶、1阶等)相关的由磁通门传感器220的第二者测量的磁场分量。
基于所述对磁通门传感器210、212和214的对称放置，磁场项BI11、BI21和BI32可表达为：
BI11＝aI1,BI12＝bI2,BI12＝cI3 方程式39
BI21＝BI23＝bI2,BI22＝aI2 方程式40
BI31＝bI1,BI32＝BI33＝aI2 方程式41
BI41＝cI1,BI42＝bI2,BI43＝aI3 方程式43
其中：a、b、c是常数。
电流测量处理器16可如下基于磁场项B1、B2、B3和B4的组合的差BDIFF1计算电流I1的振幅：
BDIFF1＝(B1–B2)–(B3–B4) 方程式44
Figure GDA0003058008490000101
Figure GDA0003058008490000102
电流测量处理器16还可如下基于磁场项B3、B4、B5和B6的组合的差BDIFF2计算电流I2的振幅：
BDIFF2＝(B3–B4)–(B5–B6) 方程式47
Figure GDA0003058008490000103
Figure GDA0003058008490000104
电流测量处理器16还可如下基于磁场项B5、B6、B7和B8的组合的差BDIFF3计算电流I3的振幅：
BDIFF3＝(B5–B6)–(B7–B8) 方程式50
Figure GDA0003058008490000105
Figure GDA0003058008490000106
因此，电流测量处理器16可基于经测量的净磁场BDIFF1、BDIFF2及BDIFF3与电流I1、I2及I3的振幅之间的线性关系分别计算电流I1、I2及I3的振幅。因此，通过实施磁场测量值B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7和B8的泰勒级数展开，电流测量处理器16可以减轻干扰的方式计算电流I1、I2及I3的振幅。具体来说，方程式46、49和52显示，0阶及1阶干扰分量B0及Bx和By分别在经测量的净磁场BDIFF1、BDIFF2和BDIFF3的计算中被消除，且因此可在电流I1、I2及I3的振幅的计算中被消除。
如在图4和5的实例中显示，电流测量系统10可经扩展以基于额外对磁通门传感器的添加测量多个电流。因此，电流测量系统10可实施2*N+2个磁通门传感器(即，N+1对磁通门传感器)，其中N是电流导体12的数量。因此，电流测量系统10可按比例调整以通过减轻达2阶磁干扰的效应的方式测量任何数量个电流导体中的电流。
图6图示说明电流测量的第五示例图250。第五图250对应于在多个AC电流导体252中流动的多个(N)AC电流的振幅的测量。电流导体252可对应于图1的实例中的电流导体12，使得电流测量处理器16可测量图6的实例中的电流I1到IN的振幅。因此，在图6的实例的下列描述中参考图1的实例。
在图6的实例中，电流导体252显示为各自在相应多个横截面的各者处按法向角与横截面平面相交。第五图250还显示相应多个磁通门传感器254，显示为FG传感器1到FG传感器N。磁通门传感器254相对于电流导体252以预定布置进行布置，例如，偏移预定距离(例如，沿着笛卡尔坐标系的Y轴的距离“y”)且沿着X轴与传感器的中点对准。磁通门传感器254可提供分别对应于与电流导体252相关的经测量的磁场的磁场测量值B1到BN。电流测量处理器16因此可分别基于磁场测量值B1到BN分别计算电流I1到IN的振幅。
作为实例，电流测量处理器16可提供具有相应的一组未知数的一组方程式，类似于之前所描述。例如，电流测量处理器16可提供如下一组方程式：
Figure GDA0003058008490000111
其中：Si对应于第i个磁通门传感器254的输出；
aij对应于基于位置几何结构的从第j个电流导体252到第i个传感器的预定耦合系数；
Ij对应于通过第j个电流导体252的电流的振幅；及
nj对应于由第i个磁通门传感器254测量的噪声和干扰。
因此，电流测量处理器16可经配置以基于n个未知数求解n个耦合线性方程式。因此，电流测量系统10可经配置以通过减轻达磁干扰的效应的方式测量任何数量个电流导体12中的任何数量个AC电流，类似于之前描述。
因此，如本文描述，电流测量系统10可测量载送AC或DC电流的相应一或多个电流导体12中的一或多个电流振幅。基于磁场传感器14相对于电流导体12的预定位置，电流测量处理器16可基于泰勒级数展开计算电流振幅，以大体上减轻磁场测量中的干扰。因此，电流测量系统10可以非接触的方式计算电流振幅，同时大体上减轻由相应磁场传感器14测量的干扰。或者，本文描述的系统和方法同样适用于基于类似的布置和计算方法论的与独立磁体(例如，磁场源)的位置相关的位置测量。
鉴于上文描述的上述结构和功能特征，参考图7将更好地了解根据本发明的各种方面的方法。虽然出于简化解释的目的，图7的方法展示且描述为按顺序执行，但应理解且了解，本发明不受所图示说明的顺序限制，因为根据本发明，一些方面可以不同次序发生及/或与本文展示且描述的其它方面同时发生。此外，可能并不需要所有图示说明的特征来实施根据本发明的方面的方法。
图7图示说明用于测量电流导体(例如，电流导体12的一者)中的电流的振幅的方法300的实例。在302，多个磁场传感器(例如，磁场传感器14)靠近电流导体以预定固定布置定位。在304，经由多个磁场传感器的各者获得与在电流导体中流动的电流相关的磁场测量值。在306，计算(例如，经由磁场处理器16)磁场测量值的泰勒级数展开以大体上消除与磁场测量值相关的干扰项。在308，基于泰勒级数展开计算电流导体中的电流的振幅。作为实例，方法300可应用于DC电流的计算(例如，在图2到5的实例中显示)或AC电流的计算(例如，图6的实例中显示)。
上文描述的内容是本发明的实例。当然，不可能出于描述本发明目的而描述组件或方法的每一个可能的组合，但是所属领域的技术人员将认识到，本发明的许多进一步组合和置换是可能的。因此，本发明意图包括落入本申请(包含所附权利要求书)的范围内的所有这些变更、修改和改变。

Claims (11)

1.一种用于电流测量的系统，其包括：
第一组磁场传感器，其具有第一输出，所述第一组磁场传感器经定位并且经配置以产生表示通过第一导体的第一电流的第一磁场测量值、并且在所述第一输出处提供所述第一磁场测量值；
第二组磁场传感器，其具有第二输出，所述第二组磁场传感器经定位并且经配置以产生表示通过所述第一导体的所述第一电流的第二磁场测量值、且产生表示通过第二导体的第二电流的第三磁场测量值、并且在所述第二输出处提供所述第二磁场测量值和所述第三磁场测量值；
第三组磁场传感器，其具有第三输出，所述第三组磁场传感器经定位并且经配置以产生表示通过所述第二导体的所述第二电流的第四磁场测量值、并且在所述第三输出处提供所述第四磁场测量值；及
电流测量处理器，其耦合到所述第一输出、所述第二输出和所述第三输出，所述电流测量处理器经配置以基于所述第一磁场测量值和所述第二磁场测量值的泰勒级数展开来计算所述第一电流的振幅。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述电流测量处理器经配置以基于下列内容计算所述第一电流的所述振幅和所述第二电流的振幅：
所述第一磁场测量值、所述第二磁场测量值、所述第三磁场测量值和所述第四磁场测量值的泰勒级数展开以减轻与外部磁场相关联的干扰项；以及
所述第一组磁场传感器、所述第二组磁场传感器和所述第三组磁场传感器的空间坐标。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一组磁场传感器包含一对磁场传感器，所述一对磁场传感器相对于与所述第一导体的横截面相交的轴以等距且对称的布置而被定位。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一组磁场传感器包含一对磁场传感器，所述一对磁场传感器经配置为一对磁通门传感器。
5.根据权利要求3所述的系统，其中所述一对是第一对，并且：
所述第二组磁场传感器包含第二对磁场传感器，所述第二对磁场传感器相对于与所述第一导体和所述第二导体的横截面相交的轴以等距且对称的布置而被定位；及
所述第三组磁场传感器包含第三对磁场传感器，所述第三对磁场传感器相对于所述第二导体的横截面相交的轴以等距且对称的布置而被定位。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一导体和所述第二导体被布置为使交流电“AC”流过所述第一导体和所述第二导体。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一磁场测量值表示所述第一导体的横截面处的所述第一电流，且所述第二磁场测量值表示所述第一导体的所述横截面处的所述第一电流。
8.一种用于电流测量的方法，其包括：
相对于第一导体定位第一组磁场传感器；
相对于所述第一导体和第二导体定位第二组磁场传感器，所述第一导体被布置为在通过所述第一导体的第一方向上传导第一电流，且所述第二导体被布置为在通过所述第二导体的第二方向上传导第二电流；
相对于所述第二导体定位第三组磁场传感器；
从所述第一组磁场传感器获得表示通过所述第一导体的所述第一电流的第一磁场测量值；
从所述第二组磁场传感器获得表示通过所述第一导体的所述第一电流的第二磁场测量值，且获得表示通过所述第二导体的所述第二电流的第三磁场测量值；
从所述第三组磁场传感器获得表示通过所述第二导体的所述第二电流的第四磁场测量值；且
基于所述第一磁场测量值和所述第二磁场测量值的泰勒级数展开来计算所述第一电流的振幅，以消除与外部磁场相关联的干扰项。
9.根据权利要求8所述的方法，其中定位所述第一组磁场传感器包括相对于与所述第一导体的横截面相交的轴以等距且对称的布置而定位一对磁场传感器。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述一对是第一对，并且定位所述第二组磁场传感器包括相对于与所述第一导体和所述第二导体的横截面相交的轴以等距且对称的布置而定位第二对磁场传感器；且定位所述第三组磁场传感器包括相对于与所述第二导体的横截面相交的轴以等距且对称的布置而定位第三对磁场传感器。
11.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一导体和所述第二导体被布置为使交流电“AC”流过所述第一导体和所述第二导体。
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