CN109870663B

CN109870663B - 一种磁回路的驱动方法、磁测量装置及电流检测装置

Info

Publication number: CN109870663B
Application number: CN201910183562.7A
Authority: CN
Inventors: 潘飞蹊
Original assignee: Shenzhen Xinruida Electric Power Equipments Co ltd
Current assignee: Shenzhen Xinruida Electric Power Equipments Co ltd
Priority date: 2019-03-11
Filing date: 2019-03-11
Publication date: 2021-02-26
Anticipated expiration: 2039-03-11
Also published as: CN109870663A

Abstract

本申请提供了一种磁回路的驱动方法、磁测量装置及电流检测装置，涉及电子电路领域。该方法包括：将时间分为周期性片段；每个周期分为第一和第二时间段；第一和第二时间段内又分为A、B两个片段；每个周期有四个时间段。在第一时间A片段内，对磁回路进行正向驱动并检测信号；在第一时间B片段内，对磁回路进行正向驱动并保证磁回路进入正向饱和；在第二时间A片段内，对磁回路进行反向驱动并检测信号；在第二时间B片段内，对磁回路进行反向驱动并保证磁回路进入反向饱和；将第一、第二时间A片段内所检测到的信号进行运算，得到磁信号检测量。该方法可以提高测量的精度及稳定性。

Description

一种磁回路的驱动方法、磁测量装置及电流检测装置

技术领域

本申请涉及电子电路领域，具体而言，涉及一种磁回路的驱动方法、磁测量装置及电流检测装置。

背景技术

磁测量在科学研究、工业领域都有着重要作用，例如在工业中广泛应用的直流电流非接触式测量技术领域，其本质就是基于磁测量技术。因此国内外的众多企业以及科研院所都在不停地致力于改进产品，探寻新的控制方法，以期提高磁测量精度和稳定性。

目前，工业产品中运用最为广泛的磁测量基础方法原理有以下两大类：

1、霍尔效应。

霍尔效应是一种众所周知的磁电效应。利用这一效应制成的半导体检测芯片就是磁测量的核心器件，目前市面上有多种型号，是一类成熟的技术产品。霍尔芯片的优势是价格低，测量信号范围宽，不仅可以测量静磁场，也可以测量交变磁场；但缺点是灵敏度不够、稳定度较差，抗干扰能力差。

2、磁调制。

磁调制类的磁测量技术主要是针对静磁场测量，因为静磁场本身无法产生电磁感应，所以此类技术都需要对磁回路进行激励，再进行检测。此类技术根据不同的检测形式以及不同的励磁方法，又可以细分为多种，如“直流互感”式、“磁通门”式、“峰值感应”式和“相位调制”式等等。这些类型的磁测量技术在理论上具有很高的灵敏度，可以满足精密测量的需求，因而是业界研究的重点和热点。

本发明所提出的磁回路驱动方法，就是针对磁调制式测量方法的改进。

如图1所示，为磁性材料的磁滞特性示意图，当材料内部的磁感应强度B在一定范围内时(-B_s＜B＜+B_s，BS称为饱和磁感应强度)，材料具有较高的磁导率，此时材料处于“线性区”；而当材料内部的磁感应强度B大于饱和磁感应强度BS时(B_s＜|B|)，材料的磁导率迅速降低，最终趋近于真空磁导率，此时材料进入“饱和区”。因此，根据驱动电路引起的磁感应强度的变化方向不同，可以将驱动分为 “正向驱动”和“反向驱动”；按照材料饱和时磁感应强度的方向不同，可以分为“正向饱和”和“反向饱和”。

当有其它外磁场强度(H)叠加时，会改变材料内部的磁感应强度，相当于引起磁滞特性在H方向的偏移，通过一定的检测方法，测量出相应的偏移，即可检测出外部磁场强度(或外部磁场产生的磁感应强度)，这就是磁调制类磁测量技术的基本原理。

在实际测量装置中，磁材料通常用于构成一个磁回路，如图2 所示，所述磁回路用一组缠绕在磁回路上的电流线圈进行的驱动，激励源用于控制和改变线圈中的电流的大小，所述激励源可以是电压源，也可以是电流源；可以是恒压源，也可以是恒流源；可以是变化的电压源，也可以是变化的电流源。所述“正向驱动”和“反向驱动”可以根据激励源引起的磁感应强度的变化方向不同进行定义；所述“正向饱和”和“反向饱和”则可以按照材料饱和时磁感应强度的方向不同进行定义。

例如图3，激励源采用恒压源，电流线圈的端口节点标记为端口 1和端口2，当端口1接电源正电位、端口2接电源负电位时，可以定义为“正向驱动”，并可以认为此时材料内的磁感应强度变化方向为“正”，随时间延长，最终材料将进入“正向饱和”；当端口2接电源正电位、端口1接电源负电位时，可以定义为“反向驱动”，并可以认为此时材料内的磁感应强度变化方向为“负”，随时间延长，最终材料将进入“反向饱和”。

又例如图4，激励源采用正负对称的电压方波信号(可视为一种变化的电压源信号)，电流线圈的端口与激励源的连接不用变，当激励源输出为“正”时，可以定义为“正向驱动”，并可以认为此时材料内的磁感应强度变化方向为“正”，随时间延长，最终材料将进入 “正向饱和”；当激励源输出为“负”，可以定义为“反向驱动”，并可以认为此时材料内的磁感应强度变化方向为“负”，随时间延长，最终材料将进入“反向饱和”。

再例如图5，激励源采用正负对称的电流三角波信号，当电流变化从“负”到“正”的过程中，可以定义为“正向驱动”，当“正向” 电流大于一定值后，可以认为材料将进入“正向饱和”；当电流变化从“负”到“正”的过程中，可以定义为“反向驱动”，当“反向” 电流大于一定值后，可以认为材料将进入“反向饱和”。

必须强调一点，以上的这些定义是人为地、并且是相对地。将上述3例中的“正”、“负”定义完全对称地倒置，这些定义依然适用。

磁回路的驱动方式多种多样，本文不再一一叙述，本发明文中提到的“正向驱动”、“反向驱动”、“正向饱和”和“反向饱和”等概念以及技术实现方法，可以参照上述3例，但不限于上述3例。

但不论具体的驱动方式和测量方式如何，所有磁调制式的测量技术都有一个共同点——必须利用到上述磁材料的转折特性——即材料状态必须在“线性”和“饱和”状态之间来回转换，才能实现所需检测。同时，为了避免磁偏效应的影响，一般需要交替实现磁材料的“正向饱和”和“反向饱和”，因此，一个理想的测量周期，材料必须经历“反向饱和”到“正向饱和”，再从“正向饱和”到“反向饱和”这样一个过程，对应于图1中的一个闭合磁滞回路。

在实际测量中，需要多周期、不间断地重复测量，因此要保证测量的精度、重复性和稳定性，则必须保证每个测量周期，磁材料都经历相同的闭合磁滞回路，相应地这就要求无论外部磁场大小如何，材料必须进入“饱和”状态，这也是所有此类磁测量技术的一个共同要点。反过来说，保证材料进入“饱和”状态，则可以在多周期、不间断地重复测量过程中，保证磁材料经历的磁滞回路相同，从而提高测量的精度、重复性和稳定性。

另外，不同的检测方法对应所需的材料状态有所不同，例如“直流互感式”的检测方法，信号的检测点要求材料处于线性区，且“磁导率”较大时为好；而又例如“磁通门式”的检测方法，信号的检测点则在材料特性的转折区，即材料在“线性区”和“饱和区”之间转换的特性区域，且要求“磁导率的变化率”较大为好。但不论具体的驱动方式和测量方式如何，对信号进行检测时，材料都必须处于“线性区”，而不是处于“饱和区”。

此外，在“线性区”进行磁信号测量时，所得的表征磁信号的“信号检测量”的极性通常与驱动方向相关，所述磁信号“信号检测量” 的极性的定义也是人为地、相对地。例如可以将“正向驱动”时检测得到的磁信号“信号检测量”定义为“正”，则相应地“反向驱动”时检测得到的磁信号“信号检测量”定义为“负”，这种信号电子学中称为“差模信号”。同时，测量所得信号中包含有电路失调，磁路涡流等一些无用的信号，而这些无用的信号无论在“正向驱动”还是 “反向驱动”时检测都是同极性的，电子学中称为“共模信号”。然后，用一个运算电路(通常是电子学中的差分运算电路，即减法电路) 进行运算，即可得到有用的表征磁信号的“信号检测量”，而将无用的共模信号消除掉。所以这里的运算电路必须做广义理解，实际结构和采样方式以及驱动方式有关，所以所述减法运算电路指得是能够将有用的信号增强，同时抵消(或减小)无用信号的一类电路，具体表现可以是减法电路，也可以是加法电路，甚至是积分电路。

发明内容

磁调制类磁测量技术的一个要点就是要保证磁材料必须能够进入“饱和”，可以提高测量的精度、重复性和稳定性。

如图2所示磁回路驱动示意图，磁材料构成一个磁回路，磁回路用一组缠绕在磁回路上的电流线圈进行的驱动，激励源用于控制和改变线圈中的电流的大小，传统方法认为当线圈电流大于一定值时，磁回路(磁材料)就进入饱和状态。但此类驱动方法存在以下两个问题：

1、如果有外磁场或磁感应强度叠加在磁回路中时，因为会引起材料磁滞回路特性在H方向的偏移，因此线圈中同样大小的电流并不能保证材料的饱和。这一点在当外部磁场强度较大时表现得更为突出。

2、尽管饱和磁感应强度BS在物理上有明确定义，但在电路中如何判别磁回路中磁感应强度是否大于BS则并没有明确的方法和标准。

如果不能保证测量过程中磁回路(磁材料)的饱和，则会在测量结果中引入零点，并由于磁偏的积累，可能出现零点漂移等问题，甚至在外部磁场强度较大时，电路出现逻辑混乱。

有鉴于此，本发明提供了一种驱动方法、测量装置及电流检测装置，可以有效地解决上述问题。其基本思想如下：

如果能够保证(如图2所示)的电流线圈中的电流足够大，即所述电流线圈在磁回路中引入的磁场强度(磁动势)足够大，则不论外磁场大小，材料饱和磁感应强度BS的大小，都可以实现所述磁回路的饱和。

而在传统的测量装置中，所述磁回路的驱动、检测以及材料是否饱和的判别，都是在同一时间段内完成，并且使用的是同一激励源，因此往往会出现“信号检测”和“材料饱和”之间的矛盾。以传统的 “直流互感式”的检测方法为例，当磁回路从“饱和区”进入“线性区” 后，外部待测磁场强度的信号会在所述“电流线圈”中以电流变化的形式呈现，所以一般是在图2所示的“电流线圈”中串入一只电阻，当磁回路处于“线性区”时，将电阻上的电压值作为表征磁信号的“信号检测量”，如果电阻取值较大，可以提高信号检测量，但同时则必然减小所述电流线圈中的电流最终所能达到的最大值，不能保证磁回路最终进入“饱和”；而如果减小电阻取值，虽然可以使所述电流线圈中的电流最终达到较大值，但会减小测量信号值所述“信号检测量”，影响测量精度。

在多种传统测量方法中存在类似的矛盾问题，往往需要在设计中折衷处理。

解决这一矛盾问题的方法就是将时间进行分段处理，将时间划分为“测量时间段”和“饱和时间段”，在所述“测量时间段”内，用传统的测量方法获取信号，在所述“饱和时间段”内，让所述电流线圈中的电流足够大，保证所述磁回路进入饱和状态。由于时间划分，在不同的时间段内甚至可以采用不同的激励源，因此上述目的很容易实现。

进一步考虑到，在一个测量周期中，材料必须经历“反向饱和” 到“正向饱和”，再从“正向饱和”到“反向饱和”这样一个过程，因此一个完整的测量周期可以做如下划分，如图6所示：

首先将时间划分为第一时间段和第二时间段，在所述第一时间段内对所述磁回路进行正向驱动，在所述第二时间段对所述磁回路进行反向驱动。

其次，在所述的第一时间段和第二时间段内，又再将时间划分为A、B两个片段，在所述的A片段(对应于所述“测量时间段”)内，用传统的测量方法进行信号测量；在所述的B片段(对应于所述“饱和时间段”)内，保证所述磁回路进入饱和状态。

综上所述，可以得到本发明提出的磁回路驱动方法流程，如下所述：

1、将时间划分为周期性的片段：在每个周期内，首先将时间划分为第一和第二时间段，在所述第一和第二时间段内又将时间划分为 A、B两个片段，共有四个时间片段。

2、在所述第一时间的A片段内，对所述磁回路进行正向驱动并检测信号。

3、在所述第一时间的B片段内，对所述磁回路进行正向驱动并保证所述磁回路进入正向饱和。

4、在所述第二时间的A片段内，对所述磁回路进行反向驱动并检测信号。

5、在所述第二时间的B片段内，对所述磁回路进行反向驱动并保证所述磁回路进入反向饱和。

6、所述第一、第二时间的A片段内所检测到的信号进行运算，得到磁场强度或磁感应强度信号的检测量。

相较于传统的方式，因为所述B时间片段保证所述磁回路进入饱和，所以可以提高所述A时间片段进行测量的重复性和稳定性，从而可以提高测量的精度。

根据以上本发明提出的磁回路驱动方法及原理，可以构造出相应的磁测量装置，基本结构如下所示：

所述装置包括：磁回路、激励源、检测电路、运算电路和斩波信号发生器。

所述斩波信号发生器产生一组控制信号，将时间分为周期性的片段；在每个周期内，时间划分为第一时间段和第二时间段；在所述的第一时间段和第二时间段内，又再将时间划分为A、B两个片段，每个周期内共有四个时间段。

所述磁回路用于磁约束，约束包括外部待测磁场产生的磁感应强度，所述磁回路内部的磁感应强度为外部待测磁场产生的磁感应强度和所述激励源驱动所述磁回路时产生的磁感应强度的叠加。

所述激励源用于对所述磁回路进行驱动，改变所述磁回路内部的磁感应强度。一般而言，所述磁回路用一组缠绕在所述磁回路上的电流线圈进行的驱动，所述电流线圈可以视为所述激励源的一部分。

所述检测电路用于对所述磁回路中所包含的磁场强度或磁感应强度信号进行检测。

所述运算电路用于将所述检测电路得到的信号进行运算，从而得到外部待测磁场强度或外部磁场产生的磁感应强度的信号量；

所述斩波信号发生器所产生的信号用以控制所述激励源对所述磁回路的驱动，同时控制所述检测电路进行信号检测；其规则为：在所述的第一时间段内对所述磁回路进行正向驱动；在所述的第二时间段内对所述磁回路进行反向驱动；在所述的A时间片段内检测信号；在所述的B时间片段内保证所述磁回路按照驱动方向进入饱和。

所述一个周期内的所述四个时间段内的驱动过程为：

在所述第一时间的A片段内，所述激励源对所述磁回路进行正向驱动，所述检测电路对所述磁回路中的磁场强度或磁感应强度信号进行检测。

在所述第一时间的B片段内，所述激励源对所述磁回路进行正向驱动并保证所述磁回路进入正向饱和。

在所述第二时间的A片段内，所述激励源对所述磁回路进行反向驱动，所述检测电路对所述磁回路中的磁场强度或磁感应强度信号进行检测。

在所述第二时间的B片段内，所述激励源对所述磁回路进行反向驱动并保证所述磁回路进入反向饱和。

所述第一时间A片段和所述第二时间A片段内所检测到的两个信号，通过所述运算电路进行运算，得到外部待测磁场强度或磁感应强度的信号量；

因为所述B时间片段保证所述磁回路进入饱和，所以可以提高所述A时间片段进行测量的重复性、精度和稳定性。

所述运算电路必须做广义理解，所述运算电路的作用是将有用的信号增强，同时抵消(或减小)无用的共模信号。

所述“正向驱动”、“反向驱动”、“正向饱和”以及“反向饱和” 等定义以及技术实施方案可以参照图3、图4和图5三个示例，但不限于三个示例。

所述磁测量装置可以根据实际情况进行相应的扩展，例如可以扩展为多个磁回路的情况，并且所述磁回路并不要求磁导率处处均匀，甚至包含一个或多个气隙；可以没有气隙，也可以有多个气隙；又例如，所述激励源可以扩展为有多组不同激励源的情况，不同的时间段内用不同的激励源对所述磁回路进行驱动。

另外，所述第一时间段、第二时间段和所述A片段、B片段等表述，仅代表了一种可行的时间片段规划，并非代表实际应用中所有可行的时间先后次序和时间长短。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例而了解。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本申请的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本申请的主旨。

图1为磁性材料的特性图；

图2为磁回路驱动示意图及示例；

图3为磁回路驱动方向及“饱和”方向定义示例；

图4为磁回路驱动方向及“饱和”方向定义示例；

图5为磁回路驱动方向及“饱和”方向定义示例；

图6为本发明提出的时间片段划分示意图；

图7是本发明第一实施例提出的磁回路的驱动方法流程图；

图8是本发明第一实施例提出的磁测量装置结构示意图；

图9是本发明第二实施例提供的电流测量装置结构示意图；

图10是本发明第三实施例提供的电流测量装置结构示意图。

图标：110-磁回路；111-激励源；112-检测电路；113-运算电路； 114-斩波信号发生器；201-磁回路；202-激励源；203-检测电路；204- 运算电路；205-斩波信号发生器；301-磁回路；302-激励源；303-检测电路；304-运算电路；305-斩波信号发生器；306-反馈电流线圈。

具体实施方式

根据以上提出的磁回路驱动方法以及磁测量装置，可以得到以下一些发明实施例。

第一实施例

如图7所示，本申请提供一种磁回路的驱动方法，该方法包括：

101：将时间划分为周期性的片段：在每个周期内，首先将时间划分为第一和第二时间段，在第一和第二时间段内又将时间划分为A 片段和B片段，共有四个时间片段。

102：在第一时间的A片段内，对磁回路进行正向驱动并检测信号。

103：在第一时间的B片段内，对磁回路进行正向驱动并保证磁回路进入正向饱和。

104：在第二时间的A片段内，对磁回路进行反向驱动并检测信号。

105：在第二时间的B片段内，对磁回路进行反向驱动并保证磁回路进入反向饱和。

106：第一、第二时间的A片段内所检测到的信号进行运算，得到磁场强度或磁感应强度信号的检测量。

相较于传统的方式，因为B时间片段保证磁回路进入饱和，所以可以提高A时间片段进行测量的重复性和稳定性，从而可以提高测量的精度。

根据以上本发明提出的磁回路驱动方法及原理，可以构造出相应的磁测量装置，基本结构如图8所示：

包括：磁回路110、激励源111、检测电路112、运算电路113 和斩波信号发生器114。

斩波信号发生器114产生一组控制信号，将时间分为周期性的片段；在每个周期内，时间划分为第一时间段和第二时间段；在第一时间段和第二时间段内，又再将时间划分为A片段和B片段，每个周期内共有四个时间段。

磁回路110用于磁约束，约束包括外部待测磁场产生的磁感应强度，磁回路110内部的磁感应强度为外部待测磁场产生的磁感应强度和激励源111驱动磁回路110时产生的磁感应强度的叠加。

激励源111用于对磁回路110进行驱动，改变磁回路110内部的磁感应强度。一般而言，磁回路110用一组缠绕在磁回路110上的电流线圈进行的驱动，电流线圈可以视为激励源111的一部分，故而图中无需专门标示出来。

检测电路112用于对磁回路110中所包含的磁场强度或磁感应强度信号进行检测。

运算电路113用于将检测电路112得到的信号进行运算，从而得到外部待测磁场强度或外部磁场产生的磁感应强度的信号量；

斩波信号发生器114所产生的信号用以控制激励源111对磁回路 110的驱动，同时控制检测电路112进行信号检测；其规则为：在第一时间段内对磁回路110进行正向驱动；在第二时间段内对磁回路 110进行反向驱动；在A时间片段内检测信号；在B时间片段内保证磁回路110按照驱动方向进入饱和。

一个周期内的四个时间段内的驱动过程为：

在第一时间的A片段内，激励源111对磁回路110进行正向驱动，检测电路112对磁回路110中的磁场强度或磁感应强度信号进行检测。

在第一时间的B片段内，激励源111对磁回路110进行正向驱动并保证磁回路110进入正向饱和。

在第二时间的A片段内，激励源111对磁回路110进行反向驱动，检测电路112对磁回路110中的磁场强度或磁感应强度信号进行检测。

在第二时间的B片段内，激励源111对磁回路110进行反向驱动并保证磁回路110进入反向饱和。

第一时间A片段和第二时间A片段内所检测到的两个信号，通过运算电路113进行运算，得到外部待测磁场强度或磁感应强度的信号量；

因为B时间片段保证磁回路110进入饱和，所以可以提高A时间片段进行测量的重复性、精度和稳定性。

运算电路113必须做广义理解，运算电路的作用是将有用的信号增强，同时抵消(或减小)无用的共模信号。

“正向驱动”、“反向驱动”、“正向饱和”以及“反向饱和”等定义以及技术实施方案可以参照图3、图4和图5三个示例，但不限于三个示例。

磁测量装置可以根据实际情况进行相应的扩展，例如可以扩展为多个磁回路的情况，并且磁回路并不要求磁导率处处均匀，甚至包含一个或多个气隙；可以没有气隙，也可以有多个气隙；又例如，激励源可以扩展为有多组不同激励源的情况，不同的时间段内用不同的激励源对所述磁回路进行驱动。

另外，图文第一时间段、第二时间段和A片段、B片段等表述，仅代表了一种可行的时间片段规划，并非代表实际应用中所有可行的时间先后次序和时间长短。

第二实施例

本申请实施例提供一种电流测量装置，结构如图9所示，包括：磁回路201、激励源202、检测电路203、运算电路204和斩波信号发生器205，待测电流在磁回路201中穿芯而过。

斩波信号发生器205产生一组控制信号，将时间分为周期性的片段；在每个周期内，时间划分为第一时间段和第二时间段；在第一时间段和第二时间段内，又再将时间划分为A、B两个片段，每个周期内共有四个时间段。

待测电流在磁回路201中穿芯而过，在磁回路201中产生相应的磁感应强度。

磁回路201用于磁约束，约束包括外部待测电流产生的磁感应强度，磁回路201内部的磁感应强度为外部待测电流产生的磁感应强度和激励源202驱动磁回路201时产生的磁感应强度的叠加。

激励源202用于对磁回路201进行驱动，改变磁回路201内部的磁感应强度。一般而言，磁回路201用一组缠绕在磁回路201上的电流线圈进行的驱动，电流线圈可以视为激励源202的一部分，故而图中无需专门标示出来。

检测电路203用于对磁回路201中所包含的磁场强度(或磁感应强度)信号进行检测。

运算电路204用于将所述所检测电路203得到的信号进行运算，从而得到待测电流产生的磁场强度(或磁感应强度)的信号量。

斩波信号发生器205所产生的信号用以控制激励源202对磁回路 201的驱动，同时控制检测电路203进行信号检测；其规则为：在第一时间段内对磁回路201进行正向驱动；在第二时间段内对磁回路 201进行反向驱动；在A时间片段内检测信号；在B时间片段内保证磁回路201按照驱动方向进入饱和。

一个周期内的四个时间段内的驱动过程为：

在第一时间的A片段内，激励源202对磁回路201进行正向驱动，检测电路203对磁回路201中的磁场强度(或磁感应强度)信号进行检测。

在第一时间的B片段内，激励源202对磁回路201进行正向驱动并保证磁回路201进入正向饱和。

在第二时间的A片段内，激励源202对磁回路201进行反向驱动，检测电路203对磁回路201中的磁场强度(或磁感应强度)信号进行检测。

在第二时间的B片段内，激励源202对磁回路201进行反向驱动并保证磁回路201进入反向饱和。

第一时间A片段和第二时间A片段内所检测到的两个信号，通过运算电路204进行运算，得到所述外部待测电流产生的磁场强度 (或磁感应强度)的信号量，从而可以表征所述外部待测电流的大小。

因为B时间片段保证磁回路201进入饱和，所以可以提高A时间片段进行测量的重复性和稳定性，从而提高外部待测电流测量的精度。

运算电路204必须做广义理解，该运算电路204包括减法运算电路、加法运算电路、积分运算电路等具有运算性质的电路，运算电路的作用是将有用的信号增强，同时抵消(或减小)无用的共模信号。

第三实施例

本申请还提供一种电流测量装置包括：磁回路301、激励源302、检测电路303、运算电路304和斩波信号发生器305，磁回路301上缠绕一个反馈电流线圈306；待测电流在磁回路301中穿芯而过。

斩波信号发生器305产生一组控制信号，将时间分为周期性的片段；在每个周期内，时间划分为第一时间段和第二时间段；在所第一时间段和第二时间段内，又再将时间划分为A、B两个片段，每个周期内共有四个时间段。

待测电流在磁回路301中穿芯而过，在磁回路301中产生相应的磁感应强度。

反馈电流线圈306中的电流受控于运算电路304所输出的信号量的大小，并在磁回路301中产生相应的磁感应强度。

磁回路301用于磁约束，约束包括外部待测电流产生的磁感应强度和反馈电流线圈306中的电流产生的磁感应强度；磁回路301内部的磁感应强度为外部待测电流产生的磁感应强度和反馈电流线圈 306中的电流产生的磁感应强度以及激励源302驱动磁回路301时产生的磁感应强度这三者的叠加。

激励源302用于对磁回路301进行驱动，改变磁回路301内部的磁感应强度。一般而言，磁回路301用一组缠绕在磁回路301上的电流线圈进行的驱动，电流线圈可以视为激励源302的一部分，故而图中无需专门标示出来。

检测电路303用于对磁回路301中所包含的磁场强度(或磁感应强度)信号进行检测。

运算电路304用于将检测电路303得到的信号进行运算，从而得到待测电流和反馈电流线圈306电流所产生的磁场强度(或磁感应强度)的叠加信号量。

斩波信号发生器305所产生的信号用以控制激励源302对磁回路 301的驱动，同时控制检测电路303进行信号检测；其规则为：在第一时间段内对磁回路301进行正向驱动；在第二时间段内对磁回路 301进行反向驱动；在A时间片段内检测信号；在B时间片段内保证磁回路301按照驱动方向进入饱和。

一个周期内的四个时间段内的驱动过程为：

在第一时间的A片段内，激励源302对磁回路301进行正向驱动，检测电路303对磁回路301中的磁场强度(或磁感应强度)信号进行检测。

在第一时间的B片段内，激励源302对磁回路301进行正向驱动并保证磁回路301进入正向饱和。

在第二时间的A片段内，激励源302对磁回路301进行反向驱动，检测电路303对磁回路301中的磁场强度(或磁感应强度)信号进行检测。

在第二时间的B片段内，激励源302对磁回路301进行反向驱动并保证磁回路301进入反向饱和。

第一时间A片段和第二时间A片段内所检测到的两个信号，通过运算电路304进行运算，得到外部待测电流和反馈电流线圈306 的电流所产生的磁场强度(或磁感应强度)的叠加信号量；通过深度负反馈电路的控制作用，使得叠加信号量始终为零(或一恒定值)，则反馈电流线圈306中电流的大小就可以表征外部待测电流的大小。

因为B时间片段保证磁回路301进入饱和，所以可以提高A时间片段进行测量的重复性和稳定性，从而提高外部待测电流测量的精度。

运算电路304必须做广义理解，该运算电路304包括减法运算电路、加法运算电路、积分运算电路等具有运算功能性质的电路，运算电路的作用是将有用的信号增强，同时抵消(或减小)无用的共模信号。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，上面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行了清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以上对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、 “左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“减法”、“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通；又例如，“减法”运算可以是由具有减法性质的装置完成，也可以是由具有加法性质的装置完成。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims

1.一种磁回路的驱动方法，其特征在于，所述方法包括：将时间分为周期性的片段；在每个所述周期内，时间划分为第一时间段和第二时间段；在所述的第一时间段和第二时间段内，又再将时间划分为A片段和B片段，每个所述周期内共有四个时间段；

一个所述周期内的所述四个时间段内的驱动过程为：

在所述第一时间的A片段内，激励源对磁回路进行正向驱动，检测电路对所述磁回路中的磁场强度或磁感应强度信号进行检测；

在所述第一时间的B片段内，所述激励源对所述磁回路进行正向驱动并保证所述磁回路进入正向饱和；

在所述第二时间的A片段内，所述激励源对所述磁回路进行反向驱动，所述检测电路对所述磁回路中的磁场强度或磁感应强度信号进行检测；

在所述第二时间的B片段内，所述激励源对所述磁回路进行反向驱动并保证所述磁回路进入反向饱和；

所述第一时间的A片段和所述第二时间A片段内所检测到的两个信号，通过运算电路进行运算，得到外部待测磁场强度或磁感应强度的信号量。

2.根据权利要求1所述方法，运用于磁测量装置，其特征在于，包含至少一个磁回路，所述磁回路由磁性材料构成。

3.根据权利要求1所述方法，运用于磁测量装置，其特征在于，包含至少一个激励源，用于磁回路的驱动；所述磁回路的驱动是指在所述磁回路中引入磁动势，从而改变所述磁回路中的磁感应强度。

4.根据权利要求1所述方法，运用于磁测量装置，其特征在于，包含一个或多个用于对所述磁回路中所包含的磁场强度或磁感应强度信号进行检测的电路；所述检测电路在所述A片段内进行检测，根据检测方法的不同，所得信号包括电压信号、电流信号以及时间信号。

5.根据权利要求1所述方法，运用于磁测量装置，其特征在于，包含一个运算电路，用于将所述第一时间的A片段和所述第二时间A片段内所检测到的两个信号进行运算，从而得到所述磁回路中的磁场强度或磁感应强度信号的检测量；所述运算电路是减法电路或加法电路或积分电路；所述运算电路是模拟放大电路或对信号进行采样后再进行数字运算的数字电路。

6.根据权利要求1所述方法，运用于磁测量装置，其特征在于，包括一个斩波信号发生器，产生一组控制信号，以将时间分为所述周期性的片段；所述斩波信号发生器所产生的信号用以控制所述激励源对所述磁回路的驱动，同时控制所述检测电路在所述A片段内进行信号检测。

7.一种磁测量装置，其特征在于，所述装置包括：磁回路、激励源、检测电路、运算电路和斩波信号发生器；

所述斩波信号发生器产生一组控制信号，将时间分为周期性的片段；在每个周期内，时间划分为第一时间段和第二时间段；在所述的第一时间段和第二时间段内，又再将时间划分为A片段和B片段，每个周期内共有四个时间段；所述磁回路用于磁约束，约束包括外部待测磁场产生的磁感应强度，所述磁回路内部的磁感应强度为外部待测磁场产生的磁感应强度和所述激励源驱动所述磁回路时产生的磁感应强度的叠加；所述激励源用于对所述磁回路进行驱动，改变所述磁回路内部的磁感应强度；所述检测电路用于对所述磁回路中所包含的磁场强度或磁感应强度信号进行检测；所述运算电路用于将所述检测电路得到的信号进行运算，从而得到外部待测磁场强度或外部磁场产生的磁感应强度的信号量；

所述斩波信号发生器所产生的信号用以控制所述激励源对所述磁回路的驱动，同时控制所述检测电路进行信号检测；其规则为：在所述的第一时间段内对所述磁回路进行正向驱动；在所述的第二时间段内对所述磁回路进行反向驱动；在所述A片段内检测信号；在所述B片段内保证所述磁回路按照驱动方向进入饱和；

一个周期内的所述四个时间段内的驱动过程为：

在所述第一时间的A片段内，所述激励源对所述磁回路进行正向驱动，所述检测电路对所述磁回路中的磁场强度或磁感应强度信号进行检测；

所述第一时间的A片段和所述第二时间A片段内所检测到的两个信号，通过所述运算电路进行运算，得到外部待测磁场强度或磁感应强度的信号量。

8.一种电流检测装置，其特征在于，所述装置包括：磁回路、激励源、检测电路、运算电路和斩波信号发生器，待测电流在所述磁回路中穿芯而过；

所述斩波信号发生器产生一组控制信号，将时间分为周期性的片段；在每个周期内，时间划分为第一时间段和第二时间段；在所述的第一时间段和第二时间段内，又再将时间划分为A片段和B片段，每个周期内共有四个时间段；所述待测电流在所述磁回路中穿芯而过，在所述磁回路中产生相应的磁感应强度；所述磁回路用于磁约束，约束包括所述待测电流产生的磁感应强度，所述磁回路内部的磁感应强度为所述待测电流产生的磁感应强度和所述激励源驱动所述磁回路时产生的磁感应强度的叠加；所述激励源用于对所述磁回路进行驱动，改变所述磁回路内部的磁感应强度；所述检测电路用于对所述磁回路中所包含的磁场强度或磁感应强度信号进行检测；所述运算电路用于将所述检测电路得到的信号进行运算，从而得到所述待测电流产生的磁场强度或磁感应强度的信号量；

一个周期内的所述四个时间段内的驱动过程为：

所述第一时间的A片段和所述第二时间A片段内所检测到的两个信号，通过所述运算电路进行运算，得到所述待测电流产生的磁场强度或磁感应强度的信号量，以使表征所述待测电流的大小。

9.一种电流检测装置，其特征在于，所述装置包括：磁回路、激励源、检测电路、运算电路和斩波信号发生器，所述磁回路上缠绕一个反馈电流线圈；待测电流在所述磁回路中穿芯而过；

所述斩波信号发生器产生一组控制信号，将时间分为周期性的片段；在每个周期内，时间划分为第一时间段和第二时间段；在所述的第一时间段和第二时间段内，又再将时间划分为A片段和B片段，每个周期内共有四个时间段；所述待测电流在所述磁回路中穿芯而过，在所述磁回路中产生相应的磁感应强度；所述反馈电流线圈中的电流受控于所述运算电路所输出的信号量的大小，并在所述磁回路中产生相应的磁感应强度；所述磁回路用于磁约束，约束包括所述待测电流产生的磁感应强度和所述反馈电流线圈中的电流产生的磁感应强度；所述磁回路内部的磁感应强度为所述待测电流产生的磁感应强度和所述反馈电流线圈中的电流产生的磁感应强度以及所述激励源驱动所述磁回路时产生的磁感应强度这三者的叠加；所述激励源用于对所述磁回路进行驱动，改变所述磁回路内部的磁感应强度；所述检测电路用于对所述磁回路中所包含的磁场强度或磁感应强度信号进行检测；所述运算电路用于将所述检测电路得到的信号进行运算，从而得到所述待测电流和所述反馈电流线圈的电流所产生的磁场强度或磁感应强度的叠加信号量；

所述斩波信号发生器所产生的信号用以控制所述激励源对所述磁回路的驱动，同时控制所述检测电路进行信号检测；其规则为：在所述的第一时间段内对所述磁回路进行正向驱动；在所述的第二时间段内对所述磁回路进行反向驱动；在所述的A片段内检测信号；在所述的B片段内保证磁回路按照驱动方向进入饱和；

一个周期内的所述四个时间段内的驱动过程为：

所述第一时间的A片段和所述第二时间A片段内所检测到的两个信号，通过所述运算电路进行运算，得到所述待测电流和所述反馈电流线圈的电流所产生的磁场强度或磁感应强度的叠加信号量；通过深度负反馈电路的控制作用，使得所述叠加信号量始终为零或一恒定值，则所述反馈电流线圈中电流的大小表征所述待测电流的大小。