CN110007133B - 一种数字化交直流电流传感器及电流检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种数字化交直流电流传感器，其与一外围的后续数据使用接口相连，其包括依次连接的电流检测单元、信号预处理单元、AD转换单元、数字信号处理单元、数字信号输出单元，以及与上述五个单元相连的一中央控制单元。本发明还提供一种数字化交直流电流检测方法。本发明的数字化交直流电流传感器以电流检测单元输出的电压形式的电流测量值为基础，经多个单元变换为数字信息并输出，能够直接输出数字信号形式表示的被测电流值，从而增强电流量值信号的抗干扰能力，减少了屏蔽噪声的成本；此外，本发明采用中央控制单元监测电流检测单元的工作状态，保证模拟电流传感器输出可信的反应被测电流的模拟电压，供后续信号处理使用。

Description

一种数字化交直流电流传感器及电流检测方法
技术领域
本发明涉及一种电流传感器及电流检测方法，具体涉及一种数字化交直流电流传感器及电流检测方法。
背景技术
在发电、变电、输电、配电和用电的线路中电流传感器广泛运用，各种用电场合的电流大小十分悬殊，从几安到几万安不等。随着国民生产生活的不断进步和环保意识的逐步加强，电能质量的精确测量提上日程。既有直流电流测量需求，也有交流电流测量需求，还有高频电流测量需求。如何准确的测量电流获得更真实的电流信息成了工业用电、民用用电等行业迫切需要解决的课题。
其中，隔离式电流传感器不仅降低了直接测量高电压线路带来了风险，而且降低了实际操作的危险性，提高了隔离式电流传感器的使用率；在被测电流中串入电阻(简称：电阻式电流传感器)测量电流，原理清晰、频率范围宽、结构简单、成本低廉，应用广泛。
传统的电流传感器输出的信号为模拟电压信号，该信号对应于被测电流。但是电压信号在传输、处理等方面很容易受到环境噪声干扰，影响信号的处理结果，也不利于存储、分析。随着国民生产生活的智能化需求的提高，被测电流量值的数字化和电流传感器工作状态的数字化成为一个亟待解决的课题。利用数字信号处理技术和数字信号通讯技术，数字化电流传感器可以成为智能生活、智能生产、智能国防、智能科研等网络中的一个终端，为整个只能网络提供必要的、合适的数据供上层决策、控制。同时，数字化电流传感器能根据网络指令实现自检、故障恢复、故障分析等自动化操作，为智能化组网提供技术支持。
众所周知，高速发展的计算机技术处理的信息必须是数字信息，然而在电流测量中传统的传感器大多以模拟信号输出，模拟信号不利于计算机直接处理，必须经过模拟信号转化为数字信号的环节，电流量值才能被计算机识别和处理。传统的电流传感器输出模拟电压信号，经过通常电缆传输到计算机的AD(模数转换)外设完成数字化转化，电压信号传输路径长抗干扰能力差，易受到噪声影响。而数字信号在传输过程中具有优良的抗干扰能力，因此，把AD单元放在电流传感器的输出端更有利于增强电流量值信号的抗干扰能力。
此外，传统的电流传感器的工作状态严重影响电流的测量精度和准确度，比如，电阻式电流传感器会由于温度变化引起输出电压发生变化；磁调制电流传感器受到磁场干扰，其调制工作状态会发生改变，引起电流测量误差；约瑟夫森效应传感器的超导温度发生变化，会破坏超导量子干涉仪的正常工作。而传统的电流传感器的自身工作状态通常采用继电器方式输出，不仅不利于精细分析、判断电流传感器的工作状态，而且容易受到周围的电磁环境干扰产生误动作，增加了实现智能故障分析、决策的难度。
综上所述，传统的电流传感器由于采用模拟电压信号输出，在使用过程表现的主要不足是：1.电压信号在传输过程中容易受到干扰，影响电流的测量值；2.电流传感器的工作环境通常包含较多的电磁干扰，完全依靠屏蔽降低电压信号的受干扰程度，在制作和实现方面会有较大的难度和较高的成本；3.模拟电压信号不利于存储和分析；4.模拟电压信号忽略了飞速发展的数字信号和数字信息处理技术，不利于智能化和数字化；5.各种模拟电流传感器的工作状态容易受到周围的电磁环境干扰产生误动作，等等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种数字化交直流电流传感器及电流检测方法，以增强抗干扰能力，并避免其自身工作状态受到周围的电磁环境干扰产生误动作。
为了实现上述目的，本发明提供一种数字化交直流电流传感器，其与一外围的后续数据使用接口相连，其包括依次连接的电流检测单元、信号预处理单元、AD转换单元、数字信号处理单元、数字信号输出单元，以及与上述五个单元相连的一中央控制单元，所述电流检测单元、信号预处理单元、AD转换单元、数字信号处理单元、数字信号输出单元和中央控制单元均被一铁磁材料外壳包裹且与该铁磁材料外壳电绝缘。
所述电流检测单元为电阻分流传感器、磁平衡电流传感器、光纤电流传感器、霍尔电流传感器、超导量子干涉仪或巨磁阻电流传感器。
所述信号预处理单元由电子开关和多种滤波通道组成，并通过该电子开关来控制滤波通道的选择和切换。
数字信号输出单元具有数据发送接口，该数据发送接口与所述后续数据使用接口相连，数据发送接口包括可切换的高速宽频带接口和低速高精度接口，高速宽频带接口采用支持突发传输的串行或并行总线，低速高精度接口采用通用的数据传输接口。
所述高速宽频带接口采用PcIe、曼彻斯特码、SPI、I2C中的至少一种，所述低速高精度接口采用RS-485、RS-232、CAN、通用网络接口中的至少一种。
电流检测单元通过一状态量值监测模块与中央控制单元相连，并通过一状态恢复模块与中央控制单元相连。
另一方面，本发明提供一种数字化交直流电流检测方法，包括：
步骤S1：采用一电流检测单元将一被测电流转换为对应电压信号；
步骤S2：提供一中央控制单元，该中央控制单元采用一状态量值监测模块监测所述电流检测单元的状态量值来判断其工作状态是否正常，同时发送指令以配置一信号预处理单元、一AD转换单元、一数字信号处理单元和一具有数据发送接口的数字信号输出单元的工作模式；
步骤S3：所述信号预处理单元对步骤S1所述的电压信号进行模拟滤波；
步骤S4：AD转换单元将步骤S3所述的电压信号转换为对应的数字信号；
步骤S5：所述数字信号处理单元对步骤S4所述的数字信号进行处理，并转化为所需的数字信息；
步骤S6：所述数字信号输出单元接收所述步骤S2的工作状态和所述步骤S5的数字信息，并把该工作状态和数字信息编码为通讯数据流发送给一外围的后续数据使用接口。
在所述步骤S2中，
若所述工作状态判断为异常，则中央控制单元向数字信号输出单元发送设备异常信号，并通过一状态恢复模块向电流检测单元发出恢复指令，并重复步骤S2直到工作状态判断为正常；
若所述工作状态判断为正常，则中央控制单元向数字信号输出单元发送设备正常信号，并发送指令以从信号预处理单元的多组滤波通道中选择合适的滤波通道，控制AD转换单元的数据采样速率，选择数字信号处理单元的数字信号处理模式来完成数字信号处理，切换数字信号输出单元的数据发送接口。
所述数字信号处理单元的数字信号处理模式包括FFT、数据加权、数据插值、根据带宽对数据有效性判断和数字信号编码转换；且所述数字信号输出单元的数据发送接口包括可切换的高速宽频带接口和低速高精度接口，高速宽频带接口采用支持突发传输的串行或并行总线，低速高精度接口采用通用的数据传输接口。
在所述步骤S2中，
电流检测单元为电阻分流传感器，电流检测单元的状态量值包括取样电阻的温度；
电流检测单元为磁平衡电流传感器，电流检测单元的状态量值包括磁调制的激励信号幅值；
电流检测单元为光纤电流传感器，电流检测单元的状态量值包括光线二次折射的光强；
电流检测单元为霍尔电流传感器，电流检测单元的状态量值包括霍尔器件的温度；
电流检测单元为超导量子干涉仪，电流检测单元的状态量值包括量子干涉仪是否工作在第一个量子状态；或
电流检测单元为巨磁阻电流传感器，电流检测单元的状态量值包括巨磁阻的温度。
在所述步骤S2中，数字信号输出单元5采用32位单精度浮点格式，每帧数据长度为64位，且T0＞2t1，T＜＜(t1+t2)，其中，t1为AD转换单元完成单次转换的时间，单位为s；t2为数字信号处理单元完成单次数据处理的时间，单位为s；T为数字信号输出单元的每帧数据传输时间，单位为s，T0是信号预处理单元选择的滤波通道所对应的周期，单位为s。
本发明的数字化交直流电流传感器以电流检测单元输出的电压形式的电流测量值为基础，经信号预处理单元、AD转换单元、数字信号处理单元、数字信号输出单元变换为数字信息并输出，能够直接输出数字信号形式表示的被测电流值，从而增强电流量值信号的抗干扰能力，减少了屏蔽噪声的成本，明显降低了电流量值在传输过程中的引入的不确定干扰，同时提高了电流传感器的智能化水平；此外，本发明的数字化交直流电流传感器采用中央控制单元监测电流检测单元的工作状态，并采用数字信号输出单元发送该工作状态，能完成自身状态信息与外围的上位机的通讯，保证模拟电流传感器输出可信的反应被测电流的模拟电压，供后续信号处理使用，还能完成自检和自诊断，满足智能化用电设备的要求。另外，本发明的中央控制单元负责配置AD转换单元的AD转换速率和数字信号输出单元的可切换的数据发送接口，可以适应不同的数据需求，并能满足自动控制的电流反馈和高精度电流测量的两种不同需求。
附图说明
图1是本发明的所述的数字化交直流电流传感器的工作原理框图。
图2是中央控制单元与电流检测单元的连接方式示意图。
具体实施方式
下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述。
如图1所示为根据本发明的一个实施例的数字化交直流电流传感器的工作原理框图，该数字化交直流电流传感器与一外围的后续数据使用接口相连，包括依次连接的电流检测单元1、信号预处理单元2、AD转换(模数转换)单元3、数字信号处理单元4、数字信号输出单元5，以及与上述五个单元相连的一中央控制单元6。此外，为提高本发明的抗干扰能力，该数字化交直流电流传感器的电流检测单元1、信号预处理单元2、AD转换单元3、数字信号处理单元4、数字信号输出单元5和中央控制单元6均被一铁磁材料外壳包裹且与铁磁材料外壳电绝缘。其中，铁磁材料的导磁特性越好则屏蔽效果越好。所述的数字化交直流电流传感器采用工频供电、正负15V直流供电、POE网线供电中的一种或多种方式供电。
电流检测单元1用于把被测电流转换为对应电压信号，该电流检测单元1为采用检测被测电流在电阻上产生的电压的方式的电阻分流传感器、磁调制(磁通门)方式的磁平衡电流传感器、采用磁光法拉第效应的光纤电流传感器、采用霍尔效应的霍尔电流传感器、采用约瑟夫森效应的超导量子干涉仪或采用量子力学效应的巨磁阻电流传感器。
所述信号预处理单元2由电子开关和多种滤波通道(即滤波电路)组成，每个滤波通道具有不同滤波截止频率f0，对应的周期为T0，信号预处理单元2通过电子开关来控制滤波通道的选择和切换。信号预处理单元2根据需要选择和切换合适的滤波通道形式，以对被测电流的电压信号进行模拟滤波、限制信号频率带宽在需要范围，并满足减少高频模拟噪声的引入和兼顾不同的滤波的要求。
所述AD转换单元3将该电压信号转换为对应的数字信号，具有高速采样和较高的转换数字位数，能够把获得的高精度模拟电压信号转化为对应的数字信息。
所述数字信号处理单元4对获得的数字信号进行处理并转化为所需的数字信息，所述数字信号处理单元4具有多种数字信号处理模式，所述数字信号处理模式包括：FFT(Fast Fourier Transformation)、数据加权、数据插值、根据带宽对数据有效性判断、数字信号编码转换等，该数字信号处理模式可以根据中央控制单元6的指令来选择，以方便传输、存储，以及适应后续对数据的使用要求。
数字信号输出单元5具有数据发送接口，该数据发送接口与所述外围的后续数据使用接口相连，其设置为接收数字信号处理单元4所形成的数字信息，并把该数字信息编码为通讯数据流发送给后续数据使用接口，从而实现对外信息传输，完成被测电流量值的数字化。
针对不同的使用环境，数据发送接口包括可切换的高速宽频带接口和低速高精度接口。高速宽频带接口采用支持突发传输的串行或并行总线，如：PcIe(高速串行计算机扩展总线标准)、曼彻斯特码、SPI(串行外设接口)、I2C(两线式串行总线)等传输方式中的至少一种，保证数据传输带宽大于数字信号的有效带宽，其数据传输速率为10MHz/帧、采用频带宽度小于10Hz以内，精度优于百万分之10，用于向外围的反馈控制系统反馈电流数字信号，即电流量值的数字编码信号。低速高精度接口采用通用的数据传输接口，如：RS-485、RS-232、CAN(控制器局域网络)、通用网络接口等传输方式，保证传输数据的精度，其数据传输速率不高于10kHz/帧、频带宽度小于10Hz以内，精度优于百万分之5，以完成高精度电流测量的读数和显示。由此，数字信号输出单元5通过其数据发送接口的切换，可以实现高速宽频带和低速高精度两种数据传输模式。
中央控制单元6监测电流检测单元1的状态量值来判断其工作状态是否正常，并根据判断结果，向数字信号输出单元5发送设备正常或异常信号，同时发送指令以配置信号预处理单元2、AD转换单元3、数字信号处理单元4、数字信号输出单元5的工作模式。其中，中央控制单元6内部设有转换时钟，中央控制单元6还通过转换时钟来控制数字信号处理单元4的工作模式。
其中，若电流检测单元1为电阻分流传感器，则电流检测单元1的状态量值包括取样电阻的温度；若电流检测单元1为磁平衡电流传感器，则电流检测单元1的状态量值包括磁调制的激励信号幅值；若电流检测单元1为光纤电流传感器，则电流检测单元1的状态量值包括光线二次折射的光强；若电流检测单元1为霍尔电流传感器，则电流检测单元1的状态量值包括霍尔器件的温度；若电流检测单元1为超导量子干涉仪，则电流检测单元1的状态量值包括量子干涉仪是否工作在第一个量子状态；若电流检测单元1为巨磁阻电流传感器，则电流检测单元1的状态量值包括巨磁阻的温度。
下面以如图2所示的实施例为例，说明中央控制单元6与电流检测单元1的连接方式。
在该实施例中，电流检测单元1为磁调制式的磁平衡电流传感器，其为基于专利号201410355923的专利文件所公开的交直流电流传感器。该磁调制式的磁平衡电流传感器包括磁芯C，该磁芯C用高磁导率的软磁材料制成，其上设有匝数为Np的初级绕组L1、匝数为Ns且电阻为r的次级绕组L2和若干绕组组成的检测绕组L3。所述初级绕组L1接收外围输入的被测电流Ip。检测绕组L3与一检测电路11相连，从而组成一如图2中虚线框所示的直交流信号检测单元10，并通过该直交流信号检测单元10实现磁通到电压的转换。所述次级绕组L2的一端通过一采样电阻Rb接地，另一端与一运算放大器OP的输出端相连，该运算放大器OP的正输入端与电源相连，其负输入端通过第一阻抗Z1与所述直交流信号检测单元10的检测电路11相连，并通过第二阻抗Zf与其输出端相连，从而形成了运算放大器的反馈网络，由此，次级绕组L2根据初级绕组L1的信号激励出补偿电流Is，并且初级电流和次级电流分别在磁芯C上产生的磁通Φp、Φs。
电流检测单元1的直交流信号检测单元10通过一状态量值监测模块7与中央控制单元6相连，使得状态量值监测模块7通过读取直交流信号检测单元10所激励的电压值判断磁调制工作状态是否异常，并把工作状态异常信号发送给数字电流传感器的中央控制单元6。当该电压值超出预先设定值时，则认为磁平衡电流传感器的磁调制状态发生变化。
此外，磁平衡电流传感器的运算放大器OP的负输入端通过一状态恢复模块8与中央控制单元6相连，使得中央控制单元6在收到工作状态异常信号后，则通过该状态恢复模块8向电流检测单元1发出恢复指令，电流检测单元1进入自动恢复状态，通过在次级线圈上产生正负电流的方式寻找到磁调制的正常工作状态。
基于上文所述的数字化交直流电流传感器，所实现的数字化交直流电流检测方法，包括以下步骤：
步骤S1：采用一电流检测单元1将一被测电流转换为对应电压信号；
其中，该电流检测单元1为采用检测被测电流在电阻上产生的电压的方式的电阻分流传感器、采用磁调制(磁通门)方式的磁平衡电流传感器、采用磁光法拉第效应的光纤电流传感器、采用霍尔效应的霍尔电流传感器、采用约瑟夫森效应的超导量子干涉仪或采用量子力学效应的巨磁阻电流传感器。
步骤S2：提供一中央控制单元6，该中央控制单元6采用一状态量值监测模块7监测所述电流检测单元1的状态量值来判断其工作状态是否正常，同时发送指令以配置一信号预处理单元2、一AD转换单元3、一数字信号处理单元4和一具有数据发送接口的数字信号输出单元5的工作模式；
其中，在所述步骤S2中，若所述工作状态判断为异常，则中央控制单元6向数字信号输出单元5发送设备异常信号，供相关设备连锁使用，并且中央控制单元6通过一状态恢复模块8向电流检测单元1发出恢复指令，以配置电流检测单元1进入自动恢复状态，并重复步骤S2直到工作状态判断为正常。
若所述工作状态判断为正常，则中央控制单元6向数字信号输出单元5发送设备正常信号，并发送指令以配置信号预处理单元2、AD转换单元3、数字信号处理单元4、数字信号输出单元5的工作模式，具体包括：从信号预处理单元2的多组滤波通道中选择合适的滤波通道，控制AD转换单元3的数据采样速率，选择数字信号处理单元4的数字信号处理模式来完成数字信号处理，切换数字信号输出单元5的数据发送接口。
其中，若电流检测单元1为电阻分流传感器，则电流检测单元1的状态量值包括取样电阻的温度；若电流检测单元1为磁平衡电流传感器，则电流检测单元1的状态量值包括磁调制的激励信号幅值；若电流检测单元1为光纤电流传感器，则电流检测单元1的状态量值包括光线二次折射的光强；若电流检测单元1为霍尔电流传感器，则电流检测单元1的状态量值包括霍尔器件的温度；若电流检测单元1为超导量子干涉仪，则电流检测单元1的状态量值包括量子干涉仪是否工作在第一个量子状态；若电流检测单元1为巨磁阻电流传感器，则电流检测单元1的状态量值包括巨磁阻的温度。
此外，在所述步骤S2中，中央控制单元6还统筹信号预处理单元2、AD转换单元3、数字信号处理单元4的工作模式选择，以使整个信号流程符合香农定理，保证数据的真实可靠、保证输出的数字信号真实可靠。
为了使被测电流量值的数字信号满足香农定理，数字信号输出单元5采用32位单精度浮点格式，另外增加校验等数据位，每帧数据长度为64位，且保证至少T0＞2t1，并且T＜＜(t1+t2)。
其中，t1为AD转换单元3完成单次转换的时间，单位为s；t2为数字信号处理单元4完成单次数据处理的时间，单位为s；T为数字信号输出单元5的每帧数据传输时间，单位为s，T0是信号预处理单元2选择的滤波通道所对应的周期，单位为s。
步骤S3：所述信号预处理单元2对步骤S1所述的电压信号进行模拟滤波；
步骤S4：AD转换单元3将步骤S3所述的电压信号转换为对应的数字信号；
步骤S5：所述数字信号处理单元4对步骤S4所述的数字信号进行处理，并转化为所需的数字信息；
步骤S6：所述数字信号输出单元5接收所述步骤S2的工作状态和所述步骤S5的数字信息，工作状态在数字输出单元5形成简单编码即可，并把该工作状态和数字信息编码为通讯数据流发送给一外围的后续数据使用接口。
综上所述，本发明的数字化交直流电流传感器旨在融合数字化技术和高性能交直流电流传感器技术，以满足精细电流测量中电流量值的数字化需求，适用于各种需要对被测电流量值数字化的场合。
以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims (5)

1.一种数字化交直流电流传感器，其与一外围的后续数据使用接口相连，其特征在于，包括依次连接的电流检测单元（1）、信号预处理单元（2）、AD转换单元（3）、数字信号处理单元（4）、数字信号输出单元（5），以及与上述五个单元相连的一中央控制单元（6），所述信号预处理单元（2）、AD转换单元（3）、数字信号处理单元（4）、数字信号输出单元（5）和中央控制单元（6）均被一铁磁材料外壳包裹且与该铁磁材料外壳电绝缘；所述电流检测单元（1）通过一状态量值监测模块（7）与中央控制单元（6）相连，并通过一状态恢复模块（8）与中央控制单元（6）相连；
中央控制单元（6）设置为通过一状态量值监测模块（7）监测所述电流检测单元（1）的状态量值来判断其工作状态是否正常，同时发送指令以配置所述信号预处理单元（2）、所述AD转换单元（3）、所述数字信号处理单元（4）和所述数字信号输出单元（5）的工作模式，所述数字信号输出单元（5）具有数据发送接口；
若所述工作状态判断为异常，则中央控制单元（6）向数字信号输出单元（5）发送设备异常信号，并通过所述状态恢复模块（8）向电流检测单元（1）发出恢复指令，并重复监测直到工作状态判断为正常；
若所述工作状态判断为正常，则中央控制单元（6）向数字信号输出单元（5）发送设备正常信号，并发送指令以从信号预处理单元（2）的多组滤波通道中选择合适的滤波通道，控制AD转换单元（3）的数据采样速率，选择数字信号处理单元（4）的数字信号处理模式来完成数字信号处理，切换数字信号输出单元（5）的数据发送接口；信号预处理单元（2）根据需要选择和切换合适的滤波通道，以对被测电流的电压信号进行模拟滤波、限制信号频率带宽在需要范围，并满足减少高频模拟噪声的引入和兼顾不同的滤波的要求；中央控制单元（6）统筹信号预处理单元（2）、AD转换单元（3）、数字信号处理单元（4）的工作模式选择，以使整个信号流程符合香农定理；为了满足香农定理，数字信号输出单元（5）采用32位单精度浮点格式，每帧数据长度为64位，且T0＞2t1， T＜＜（t1+ t2）；
其中，t1为AD转换单元（3）完成单次转换的时间，单位为s；t2为数字信号处理单元（4）完成单次数据处理的时间，单位为s； T为数字信号输出单元（5）的每帧数据传输时间，单位为s，T0是信号预处理单元（2）选择的滤波通道所对应的周期，单位为s；
电流检测单元（1）为磁调制式的磁平衡电流传感器，电流检测单元（1）的状态量值包括磁调制的激励信号幅值；该磁调制式的磁平衡电流传感器包括磁芯（C），其上设有匝数为Np的初级绕组（L1）、匝数为Ns且电阻为r的次级绕组（L2）和若干绕组组成的检测绕组（L3），所述初级绕组（L1）接收外围输入的被测电流（Ip），检测绕组（L3）与一检测电路（11）相连，从而组成一直交流信号检测单元（10），并通过该直交流信号检测单元（10）实现磁通到电压的转换，所述次级绕组（L2）的一端通过一采样电阻（Rb）接地，另一端与一运算放大器（OP）的输出端相连，该运算放大器（OP）的正输入端与电源相连，其负输入端通过第一阻抗（Z1）与所述直交流信号检测单元（10）的检测电路（11）相连，并通过第二阻抗（Zf）与其输出端相连，从而形成了运算放大器的反馈网络；磁平衡电流传感器的运算放大器（OP）的负输入端通过一状态恢复模块（8）与中央控制单元（6）相连，使得中央控制单元（6）在收到工作状态异常信号后，通过该状态恢复模块（8）向电流检测单元（1）发出恢复指令，电流检测单元（1）进入自动恢复状态，通过在次级线圈上产生正负电流的方式寻找到磁调制的正常工作状态；
所述信号预处理单元（2）由电子开关和多种滤波通道组成，并通过该电子开关来控制滤波通道的选择和切换。
2.根据权利要求1所述的数字化交直流电流传感器，其特征在于，数字信号输出单元（5）具有数据发送接口，该数据发送接口与所述后续数据使用接口相连，数据发送接口包括可切换的高速宽频带接口和低速高精度接口，高速宽频带接口采用支持突发传输的串行或并行总线，低速高精度接口采用通用的数据传输接口。
3.根据权利要求2所述的数字化交直流电流传感器，其特征在于，所述高速宽频带接口采用PcIe、曼彻斯特码、SPI、I2C中的至少一种，所述低速高精度接口采用RS-485、RS-232、CAN、通用网络接口中的至少一种。
4.一种数字化交直流电流检测方法，其特征在于，包括：
步骤S1：采用一电流检测单元（1）将一被测电流转换为对应电压信号；
步骤S2：提供一中央控制单元（6），该中央控制单元（6）采用一状态量值监测模块（7）监测所述电流检测单元（1）的状态量值来判断其工作状态是否正常，同时发送指令以配置一信号预处理单元（2）、一AD转换单元（3）、一数字信号处理单元（4）和一具有数据发送接口的数字信号输出单元（5）的工作模式；所述信号预处理单元（2）由电子开关和多种滤波通道组成，并通过该电子开关来控制滤波通道的选择和切换；所述信号预处理单元（2）、AD转换单元（3）、数字信号处理单元（4）、数字信号输出单元（5）和中央控制单元（6）均被一铁磁材料外壳包裹且与该铁磁材料外壳电绝缘；
在所述步骤S2中，
若所述工作状态判断为异常，则中央控制单元（6）向数字信号输出单元（5）发送设备异常信号，并通过一状态恢复模块（8）向电流检测单元（1）发出恢复指令，并重复监测直到工作状态判断为正常；
若所述工作状态判断为正常，则中央控制单元（6）向数字信号输出单元（5）发送设备正常信号，并发送指令以从信号预处理单元（2）的多组滤波通道中选择合适的滤波通道，控制AD转换单元（3）的数据采样速率，选择数字信号处理单元（4）的数字信号处理模式来完成数字信号处理，切换数字信号输出单元（5）的数据发送接口；信号预处理单元（2）根据需要选择和切换合适的滤波通道，以对被测电流的电压信号进行模拟滤波、限制信号频率带宽在需要范围，并满足减少高频模拟噪声的引入和兼顾不同的滤波的要求；中央控制单元（6）统筹信号预处理单元（2）、AD转换单元（3）、数字信号处理单元（4）的工作模式选择，以使整个信号流程符合香农定理；为了满足香农定理，数字信号输出单元（5）采用32位单精度浮点格式，每帧数据长度为64位，且T0＞2t1， T＜＜（t1+ t2）；
其中，t1为AD转换单元（3）完成单次转换的时间，单位为s；t2为数字信号处理单元（4）完成单次数据处理的时间，单位为s； T为数字信号输出单元（5）的每帧数据传输时间，单位为s，T0是信号预处理单元（2）选择的滤波通道所对应的周期，单位为s；
电流检测单元（1）为磁调制式的磁平衡电流传感器，电流检测单元（1）的状态量值包括磁调制的激励信号幅值；该磁调制式的磁平衡电流传感器包括磁芯（C），其上设有匝数为Np的初级绕组（L1）、匝数为Ns且电阻为r的次级绕组（L2）和若干绕组组成的检测绕组（L3），所述初级绕组（L1）接收外围输入的被测电流（Ip），检测绕组（L3）与一检测电路（11）相连，从而组成一直交流信号检测单元（10），并通过该直交流信号检测单元（10）实现磁通到电压的转换，所述次级绕组（L2）的一端通过一采样电阻（Rb）接地，另一端与一运算放大器（OP）的输出端相连，该运算放大器（OP）的正输入端与电源相连，其负输入端通过第一阻抗（Z1）与所述直交流信号检测单元（10）的检测电路（11）相连，并通过第二阻抗（Zf）与其输出端相连，从而形成了运算放大器的反馈网络；磁平衡电流传感器的运算放大器（OP）的负输入端通过一状态恢复模块（8）与中央控制单元（6）相连，使得中央控制单元（6）在收到工作状态异常信号后，通过该状态恢复模块（8）向电流检测单元（1）发出恢复指令，电流检测单元（1）进入自动恢复状态，通过在次级线圈上产生正负电流的方式寻找到磁调制的正常工作状态；
步骤S3：所述信号预处理单元（2）对步骤S1所述的电压信号进行模拟滤波；
步骤S4：AD转换单元（3）将步骤S3所述的电压信号转换为对应的数字信号；
步骤S5：所述数字信号处理单元（4）对步骤S4所述的数字信号进行处理，并转化为所需的数字信息；
步骤S6：所述数字信号输出单元（5）接收所述步骤S2的工作状态和所述步骤S5的数字信息，并把该工作状态和数字信息编码为通讯数据流发送给一外围的后续数据使用接口。
5.根据权利要求4所述的数字化交直流电流检测方法，所述数字信号处理单元（4）的数字信号处理模式包括FFT、数据加权、数据插值、根据带宽对数据有效性判断和数字信号编码转换；且
所述数字信号输出单元（5）的数据发送接口包括可切换的高速宽频带接口和低速高精度接口，高速宽频带接口采用支持突发传输的串行或并行总线，低速高精度接口采用通用的数据传输接口。
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