CN117169576A - 一种抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器，包括：第一磁敏芯片和第二磁敏芯片；待测导体中设置有阶梯通孔，两个磁敏芯片设置在阶梯通孔中，其敏感轴相同且与待测导体表面垂直，两个磁敏芯片感应待测导体中流过电流时产生的磁场信号，将磁场信号转换为两个电压信号输出。通过实施本发明，由于阶梯通孔处的磁场大小只与待测导体流过的电流大小相关，与频率无关，将两个磁敏芯片设置在阶梯通孔中，避免了采用隧穿磁阻元件测量磁场时带宽受限或者带宽不足的问题。同时两个磁敏芯片构成差分结构，能够抵消外接地磁场和油箱附近区域变压器漏磁场的干扰。采用无磁芯设置，避免了有大电流时出现的振动和异响等安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及变压器电测量技术领域，具体涉及抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器。
背景技术
变压器微弱电流测量是监测变压器运行状态、维护电网安全运行的重要技术。变压器运行时，若铁芯和夹件接地正常则铁芯夹件接地电流通常小于100mA，若铁芯和夹件接地错误则接地电流显著升高，可到安培甚至数十安培级。此外，对于有大规模新能源和轨道交通接入的变电站，变压器中性点接地电流可能有100mA至1A的谐波与直流分量，准确的监测中性点接地电流谐波和直流分量可有效的监测大规模新能源和轨道交通接入对电网的谐波与直流注入情况。
现有变压器微弱电流测量技术主要有依赖霍尔元件、磁通门元件或隧穿磁阻元件的高精度电流传感器，然而其一般使用聚磁芯和反馈线圈，由于反馈线圈中有反馈电流，反馈电流会造成传感器整体功耗较大，且磁芯在接地电流较大时会有振动和剩磁，影响测量精度。若采用无磁芯直接测量，由于相同幅值、不同频率的电流在变电器接地铜排表面产生的磁场不同，直接用隧穿磁阻元件测量电流在铜排表面磁场的方法带宽不足，且变压器区域有较强的背景磁场，传感器易受共模干扰。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器，以解决现有技术中直接用隧穿磁阻元件测量电流在铜排表面磁场的方法存在带宽不足的技术问题。
本发明实施例提供的技术方案如下：
本发明实施例第一方面提供一种抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器，包括：第一磁敏芯片和第二磁敏芯片；待测导体中设置有阶梯通孔，所述第一磁敏芯片和所述第二磁敏芯片设置在所述阶梯通孔中，且相对于阶梯通孔的中心点对称，所述第一磁敏芯片的敏感轴和所述第二磁敏芯片的敏感轴相同且与待测导体表面垂直，所述第一磁敏芯片和所述第二磁敏芯片感应待测导体中流过电流时产生的磁场信号，将所述磁场信号转换为第一电压信号和第二电压信号输出。
可选地，该抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器还包括：信号调理单元和主控单元，所述信号调理单元的输入端分别连接所述第一磁敏芯片和所述第二磁敏芯片，所述信号调理单元的输出端连接所述主控单元；所述信号调理单元将所述第一磁敏芯片和所述第二磁敏芯片输出的第一电压信号和第二电压信号进行放大和零点偏置校准调理；所述主控单元采用差分信号处理算法对调理后的第一电压信号和第二电压信号进行差分处理，根据差分处理结果解调得到待测导体中电流。
可选地，所述信号调理单元包括：第一信号调理单元和第二信号调理单元；所述第一信号调理单元连接所述第一磁敏芯片和所述主控单元，所述第一信号调理单元用于将所述第一磁敏芯片输出的第一电压信号进行放大和零点偏置校准调理，将调理后的信号输出至所述主控单元；所述第二信号调理单元连接所述第二磁敏芯片和所述主控单元，所述第二信号调理单元用于将所述第二磁敏芯片输出的第二电压信号进行放大和零点偏置校准调理，将调理后的信号输出至所述主控单元。
可选地，当第一磁敏芯片工作在线性区间时，对第一电压信号的零点偏置校准调理采用如下公式表示：
式中，V1(t)表示调理后的第一电压信号，VMF1(t)表示第一电压信号，S1表示第一磁敏芯片的灵敏度，b1表示第一磁敏芯片的零点偏置，S表示预设系数，Ibus(t)表示待测导体中电流激励产生的信号，Iinterfere(t)表示外部干扰激励产生的信号。
可选地，当第二磁敏芯片工作在线性区间时，对第二电压信号的零点偏置校准调理采用如下公式表示：
式中，V2(t)表示调理后的第一电压信号，VMF2(t)表示第一电压信号，S2表示第二磁敏芯片的灵敏度，b2表示第二磁敏芯片的零点偏置，S表示预设系数，Ibus(t)表示待测导体中电流激励产生的信号，Iinterfere(t)表示外部干扰激励产生的信号。
可选地，抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器还包括：无线通信单元和天线，所述主控单元通过所述无线通信单元和所述天线连接，所述主控单元将解调得到的电流通过所述无线通信单元和所述天线发送至外部终端。
可选地，抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器还包括：供电单元，所述供电单元用于为所述第一磁敏芯片、所述第二磁敏芯片、所述信号调理单元、所述无线通信单元以及主控单元供电。
本发明实施例第二方面提供一种抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器的测量方法，包括：采用本发明实施例第一方面及第一方面任一项所述的抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器采集得到第一电压信号和第二电压信号；将所述第一电压信号和第二电压信号进行放大和零点偏置校准调理；采用差分信号处理算法对调理后的第一电压信号和第二电压信号进行差分处理，得到差分处理结果；根据差分处理结果解调得到待测导体中电流。
本发明实施例第三方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如本发明实施例第二方面所述的抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器的测量方法。
本发明实施例第四方面提供一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行如本发明实施例第二方面所述的抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器的测量方法。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明实施例提供的抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器，由于阶梯通孔处的磁场大小只与待测导体流过的电流大小相关，与频率无关，即相同幅值、不同频率的电流在阶梯圆形通孔处产生的磁场幅值相同，由此将第一磁敏芯片和第二磁敏芯片设置在待测导体的阶梯通孔中，可以测量高次谐波，有效的提高测量带宽，避免了采用隧穿磁阻元件测量磁场时带宽受限或者带宽不足的问题。同时设置两个磁敏芯片的敏感轴相同且与待测导体表面垂直，则两个磁敏芯片构成差分结构，能够抵消外接地磁场和油箱附近区域变压器漏磁场的干扰。此外，该传感器采用无磁芯设置，避免了待测导体上有大电流时出现的振动和异响等安全隐患。
本发明实施例提供的抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器，将第一磁敏芯片和第二磁敏芯片放置在阶梯通孔处，且敏感轴与待测导体表面垂直并保持相同方向，则两个磁敏芯片构成差分结构，能够抵消外接地磁场和油箱附近区域变压器漏磁场的干扰。同时，设置两个信号调理单元将两个磁敏芯片的输出进行放大和零点偏置校准，使得两个电压信号调理为一致，便于后续主控单元的差分处理，去除干扰信号。此外，由于阶梯通孔处的磁场大小只与流过的电流大小有关，与其频率无关，因此主控单元通过差分处理得到的信号波形与含直流、基波和谐波分量的待测电流为线性关系，可通过预先确定的系数和该信号波形得到待测电流。
本发明实施例提供的抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器的测量方法，采用该传感器测量时将第一磁敏芯片和第二磁敏芯片放置在阶梯通孔处，且敏感轴与待测导体表面垂直并保持相同方向，则两个磁敏芯片构成差分结构，能够抵消外接地磁场和油箱附近区域变压器漏磁场的干扰。同时，将两个磁敏芯片的输出进行放大和零点偏置校准，使得两个电压信号调理为一致，便于后续主控单元的差分处理，去除干扰信号。此外，由于阶梯通孔处的磁场大小只与流过的电流大小有关，与其频率无关，因此通过差分处理得到的信号波形与含直流、基波和谐波分量的待测电流为线性关系，可通过预先确定的系数和该信号波形得到待测电流。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
图1为本发明实施例中抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器的结构框图；
图2为本发明实施例中1A电流在阶梯通孔处产生的磁场和在常规铜排表面产生的磁场与电流频率的关系示意图；
图3为本发明实施例中电流为50Hz和2500Hz时阶梯通孔型铜排和常规铜排的有限元仿真示例；
图4为本发明另一实施例中抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器的结构框图；
图5为本发明实施例中抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器的测量方法流程图；
图6是根据本发明实施例提供的计算机可读存储介质的结构示意图；
图7是根据本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
正如背景技术中所述，相同幅值、不同频率的电流在变电器接地铜排表面产生的磁场不同，当电流较小时，频率对磁场影响较小，但是当电流较大时，频率对磁场影响较大，此时可能会导致隧穿磁阻元件无法测量电流在铜排表面磁场，使得隧穿磁阻元件的带宽或者测量范围受限。
有鉴于此，本发明实施例提供一种抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器，将第一磁敏芯片和第二磁敏芯片设置在待测导体的阶梯通孔中，由于阶梯通孔处的磁场大小只与待测导体中流过的电流大小相关，与频率无关，由此避免了采用隧穿磁阻元件测量磁场时带宽受限或者带宽不足的问题。
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
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，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。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。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本发明实施例提供一种抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器，如图1所示，包括：第一磁敏芯片10和第二磁敏芯片20；待测导体中设置有阶梯通孔，且相对于阶梯通孔的中心点对称，所述第一磁敏芯片10和所述第二磁敏芯片20设置在所述阶梯通孔中，所述第一磁敏芯片10的敏感轴和所述第二磁敏芯片20的敏感轴相同且与待测导体表面垂直，所述第一磁敏芯片10和所述第二磁敏芯片20感应待测导体中流过电流时产生的磁场信号，将所述磁场信号转换为第一电压信号和第二电压信号输出。
其中，待测导体可以是变电站变压器铁芯接地铜排，也可以是变电站避雷器接地铜排，待测导体中流过的电流具体为接地电流。阶梯通孔可以是圆形阶梯通孔，也可以是方形阶梯通孔，本发明对通孔的具体形状不作限定。在阶梯通孔中设置两个磁敏芯片时，可以使得两个磁敏芯片靠近或者直接接触阶梯通孔的侧壁。在待测导体中设置阶梯通孔，阶梯通孔中采用类似聚磁的原理，使得阶梯通孔处的磁场大小只与电流大小有关，而与频率无关。例如，如图2所示为1A电流在阶梯通孔处产生的磁场和在待测导体如常规铜排表面产生的磁场与电流频率的关系，图3为电流为50Hz和2500Hz时阶梯通孔型铜排和常规铜排的有限元仿真示例。从结果可以看出，相比频率分别为50Hz、500Hz、1000Hz和2500Hz的1A电流在常规铜排表面产生的磁场，阶梯通孔处的磁场大小与电流的频率无关。
同时，设置两个磁敏芯片的敏感轴相同且与待测导体表面垂直，由此，对于外部如地磁场、变压器漏磁场等共模背景磁场，第一磁敏芯片和第二磁敏芯片的输出相位相同，对于直流信号其表现为信号同为正或同为负，对于工频和谐波信号其表现为相位相差0°。而由接地电流激励第一磁敏芯片和第二磁敏芯片产生的输出信号相位相反，对于直流信号其表现为信号为一正一负，对于工频和谐波信号其表现为相位相差180°。由此，基于第一磁敏芯片和第二磁敏芯片输出信号即可实现电流测量。并且，如图2所示，1A电流在阶梯通孔型铜排的通孔处产生的磁场在18μT左右，传统的霍尔传感器等受限于μT级本底噪声难以测量该磁场，而选用隧穿磁阻磁敏芯片一般噪声在nT级，可以有效的测量到该磁场。
本发明实施例提供的抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器，由于阶梯通孔处的磁场大小只与待测导体流过的电流大小相关，与频率无关，即相同幅值、不同频率的电流在阶梯圆形通孔处产生的磁场幅值相同，由此将第一磁敏芯片和第二磁敏芯片设置在待测导体的阶梯通孔中，可以测量高次谐波，有效的提高测量带宽，避免了采用隧穿磁阻元件测量磁场时带宽受限或者带宽不足的问题。同时设置两个磁敏芯片的敏感轴相同且与待测导体表面垂直，则两个磁敏芯片构成差分结构，能够抵消外接地磁场和油箱附近区域变压器漏磁场的干扰。此外，该传感器采用无磁芯设置，避免了待测导体上有大电流时出现的振动和异响等安全隐患。
在一实施方式中，如图4所示，抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器还包括：信号调理单元和主控单元50，所述信号调理单元的输入端分别连接所述第一磁敏芯片和所述第二磁敏芯片，所述信号调理单元的输出端连接所述主控单元；所述信号调理单元将所述第一磁敏芯片和所述第二磁敏芯片输出的第一电压信号和第二电压信号依次进行放大和零点偏置校准的调理；所述主控单元50采用差分信号处理算法对调理后的第一电压信号和第二电压信号进行差分处理，根据差分处理结果解调得到待测导体中电流。
具体地，如图4所示，所述信号调理单元包括：第一信号调理单元30和第二信号调理单元40；所述第一信号调理单元30连接所述第一磁敏芯片10和所述主控单元，所述第一信号调理单元30用于将所述第一磁敏芯片10输出的第一电压信号依次进行放大和零点偏置校准的调理，将调理后的信号输出至所述主控单元；所述第二信号调理单元40连接所述第二磁敏芯片20和所述主控单元，所述第二信号调理单元40用于将所述第二磁敏芯片20输出的第二电压信号依次进行放大和零点偏置校准的调理，将调理后的信号输出至所述主控单元。其中，第一信号调理单元30和第二信号调理单元40可以采用线性映射实现零点偏置校准功能。
其中，当待测导体中流过电流如接地电流时，第一磁敏芯片和第二磁敏芯片感应接地电流产生的磁场，转换为第一电压信号和第二电压信号输出，记第一磁敏芯片输出的第一电压信号为VMF1(t)，第二磁敏芯片输出的第二电压信号为VMF2(t)，对于两个电压信号，VMF1(t)含有接地电流激励产生的信号Ibus(t)和外部干扰激励产生的信号Iinterfere(t)，若两个磁敏芯片工作在线性区间，则VMF1(t)与Ibus(t)和Iinterfere(t)的关系为：
同理第二磁敏芯片输出VMF2(t)与Ibus(t)和Iinterfere(t)的关系为：
式中，S1表示第一磁敏芯片的灵敏度，b1表示第一磁敏芯片的零点偏置，S2表示第二磁敏芯片的灵敏度，b2表示第二磁敏芯片的零点偏置。
第一电压信号通过第一信号调理单元进行调理，第二电压信号通过第二信号调理单元进行调理，两个信号调理单元将两个电压信号调理为一致，即对于相同的磁场激励，第一磁敏芯片连接的第一信号经调理单元的输出应与第二磁敏芯片经第二信号调理单元的输出一致。
具体地，对第一电压信号的零点偏置校准调理采用如下公式表示：
式中，V1(t)表示调理后的第一电压信号，VMF1(t)表示第一电压信号，S1表示第一磁敏芯片的灵敏度，b1表示第一磁敏芯片的零点偏置，S表示预设系数，Ibus(t)表示待测导体中电流激励产生的信号，Iinterfere(t)表示外部干扰激励产生的信号。
对第二电压信号的零点偏置校准调理采用如下公式表示：
式中，V2(t)表示调理后的第一电压信号，VMF2(t)表示第一电压信号，S2表示第二磁敏芯片的灵敏度，b2表示第二磁敏芯片的零点偏置，S表示预设系数，Ibus(t)表示待测导体中电流激励产生的信号，Iinterfere(t)表示外部干扰激励产生的信号。
主控单元的第一信号采集接口和第二信号采集接口分别连接第一信号调理单元的输出端和第二信号调理单元的输出端，经过上述调理后的第一电压信号和第二电压信号输入至主控单元中，主控单元采用差分信号处理算法对调理后的第一电压信号和第二电压信号进行差分处理。具体地，当第一信号采集接口和第二信号采集接口工作在同步采样模式时(例如主控单元采用STM32系列芯片时，可通过将第一信号采集接口和第二信号采集接口配置成同一个定时器触发并采用直接内存访问(DMA，Direct Memory Access)控制器传输数据实现波形不同采样)，通过差分处理能够滤除干扰信号Iinterfere(t)。具体地，主控单元对V1(t)和V2(t)开展差分信号处理后，得到的信号波形为：
由于阶梯通孔型铜排的阶梯通孔处的磁场大小只与铜排流过的电流大小有关，与其频率无关。因此，对于上述主控单元进行差分处理得到的信号波形，无论待测导体中流过电流Ibus(t)的频率大小，其处理得到的信号波形V与Ibus(t)的比例系数S均相同。则主控单元在根据差分处理结果解调得到待测导体中电流时，可以先通过预先校准的方式确定系数S，将该系数S和差分处理结果即得到的信号波形V代入到上述公式中，可以得到接地电流Ibus(t)，同时还可以计算接地电流Ibus(t)的均方根值和平均值，或者通过傅里叶变换计算得到电流的基波有效值、直流和高频谐波分量等。
在一实施方式中，如图4所示，抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器还包括：无线通信单元60和天线70，所述主控单元50通过所述无线通信单元60和所述天线70连接，所述主控单元50将解调得到的电流通过所述无线通信单元60和所述天线70发送至外部终端。其中，无线通信单元60可以采用SX1276芯片，主控单元50可以选用低功耗STM32L系列或TIMSP430芯片。具体地，在采用无线通信单元60进行数据传输时，可以SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)通信将数据写入SX1276芯片的FIFO(First Input First Output，先进先出)存储器或缓存器中，并通过天线发送往外部终端。
在一实施方式中，如图4所示，抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器还包括：供电单元80，所述供电单元80用于为所述第一磁敏芯片10、所述第二磁敏芯片20、所述信号调理单元、所述无线通信单元60以及主控单元50供电。
本发明实施例提供的抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器，将第一磁敏芯片和第二磁敏芯片放置在阶梯通孔处，且敏感轴与待测导体表面垂直并保持相同方向，则两个磁敏芯片构成差分结构，能够抵消外接地磁场和油箱附近区域变压器漏磁场的干扰。同时，设置两个信号调理单元将两个磁敏芯片的输出进行放大和零点偏置校准，使得两个电压信号调理为一致，便于后续主控单元的差分处理，去除干扰信号。此外，由于阶梯通孔处的磁场大小只与流过的电流大小有关，与其频率无关，因此主控单元通过差分处理得到的信号波形与含直流、基波和谐波分量的待测电流为线性关系，可通过预先确定的系数和该信号波形得到待测电流。
本发明实施例还提供一种抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器的测量方法，如图5所示，包括如下步骤：
步骤S101：采用上述实施例所述的抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器采集得到第一电压信号和第二电压信号；具体地，结合上述实施例，可以将两个磁敏芯片按照敏感轴相同且与待测导体表面垂直的方式置于待测导体的阶梯通孔处，当待测导体中流过电流时，两个磁敏芯片感应电流产生的磁场，输出相应的电压信号。其中，当两个磁敏芯片工作在线性区间时，两个磁敏芯片输出的第一电压信号和第二电压信号分别表示为：
式中，S1表示第一磁敏芯片的灵敏度，b1表示第一磁敏芯片的零点偏置，S2表示第二磁敏芯片的灵敏度，b2表示第二磁敏芯片的零点偏置，Ibus(t)表示待测导体中电流激励产生的信号，Iinterfere(t)表示外部干扰激励产生的信号。
步骤S102：将所述第一电压信号和第二电压信号进行放大和零点偏置校准调理；其中，对于零点偏置校准功能可以采用线性映射实现，即将第一电压信号和第二电压信号分别乘以一个比例系数S(预设系数)并校正零偏。由此，调理之后的第一电压信号和调理之后的第二电压信号分别表示为：
步骤S103：采用差分信号处理算法对调理后的第一电压信号和第二电压信号进行差分处理，得到差分处理结果；具体地，采用差分信号处理算法进行差分处理后的差分处理结果，即得到的信号波形表示为：
步骤S104：根据差分处理结果解调得到待测导体中电流。具体地，由于阶梯通孔型铜排的阶梯通孔处的磁场大小只与铜排流过的电流大小有关，与其频率无关。因此，无论待测导体中流过电流Ibus(t)的频率大小，差分处理得到的信号波形V与Ibus(t)的比例系数S均相同。在解调得到待测导体中电流时，可以先通过预先校准的方式确定系数S，将该系数S和差分处理结果即得到的信号波形V代入到上述公式中，可以得到接地电流Ibus(t)，同时还可以计算接地电流Ibus(t)的均方根值和平均值，或者通过傅里叶变换计算得到电流的基波有效值、直流和高频谐波分量等。
本发明实施例提供的抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器的测量方法，采用该传感器测量时将第一磁敏芯片和第二磁敏芯片放置在阶梯通孔处，且敏感轴与待测导体表面垂直并保持相同方向，则两个磁敏芯片构成差分结构，能够抵消外接地磁场和油箱附近区域变压器漏磁场的干扰。同时，将两个磁敏芯片的输出进行放大和零点偏置校准，使得两个电压信号调理为一致，便于后续主控单元的差分处理，去除干扰信号。此外，由于阶梯通孔处的磁场大小只与流过的电流大小有关，与其频率无关，因此通过差分处理得到的信号波形与含直流、基波和谐波分量的待测电流为线性关系，可通过预先确定的系数和该信号波形得到待测电流。
本发明实施例还提供一种存储介质，如图6所示，其上存储有计算机程序601，该指令被处理器执行时实现上述实施例中抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器的测量方法的步骤。该存储介质上还存储有音视频流数据，特征帧数据、交互请求信令、加密数据以及预设数据大小等。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(FlashMemory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
本发明实施例还提供了一种电子设备，如图7所示，该电子设备可以包括处理器51和存储器52，其中处理器51和存储器52可以通过总线或者其他方式连接，图7中以通过总线连接为例。
处理器51可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器51还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
存储器52作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的对应的程序指令/模块。处理器51通过运行存储在存储器52中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器的测量方法。
存储器52可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作装置、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器51所创建的数据等。此外，存储器52可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器52可选包括相对于处理器51远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器51。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
所述一个或者多个模块存储在所述存储器52中，当被所述处理器51执行时，执行如图5所示实施例中的抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器的测量方法。
上述电子设备具体细节可以对应参阅图5所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下对这些实施例进行各种变化、替换和修改，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。
此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。
Claims (10)
1.一种抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器，其特征在于，包括：第一磁敏芯片和第二磁敏芯片；
待测导体中设置有阶梯通孔，所述第一磁敏芯片和所述第二磁敏芯片设置在所述阶梯通孔中，且相对于阶梯通孔的中心点对称，所述第一磁敏芯片的敏感轴和所述第二磁敏芯片的敏感轴相同且与待测导体表面垂直，所述第一磁敏芯片和所述第二磁敏芯片感应待测导体中流过电流时产生的磁场信号，将所述磁场信号转换为第一电压信号和第二电压信号输出。
2.根据权利要求1所述的抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器，其特征在于，还包括：信号调理单元和主控单元，所述信号调理单元的输入端分别连接所述第一磁敏芯片和所述第二磁敏芯片，所述信号调理单元的输出端连接所述主控单元；
所述信号调理单元将所述第一磁敏芯片和所述第二磁敏芯片输出的第一电压信号和第二电压信号进行放大和零点偏置校准调理；
所述主控单元采用差分信号处理算法对调理后的第一电压信号和第二电压信号进行差分处理，根据差分处理结果解调得到待测导体中电流。
3.根据权利要求2所述的抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器，其特征在于，所述信号调理单元包括：第一信号调理单元和第二信号调理单元；
所述第一信号调理单元连接所述第一磁敏芯片和所述主控单元，所述第一信号调理单元用于将所述第一磁敏芯片输出的第一电压信号进行放大和零点偏置校准调理，将调理后的信号输出至所述主控单元；
所述第二信号调理单元连接所述第二磁敏芯片和所述主控单元，所述第二信号调理单元用于将所述第二磁敏芯片输出的第二电压信号进行放大和零点偏置校准调理，将调理后的信号输出至所述主控单元。
4.根据权利要求2所述的抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器，其特征在于，当第一磁敏芯片工作在线性区间时，对第一电压信号的零点偏置校准调理采用如下公式表示：
式中，V1(t)表示调理后的第一电压信号，VMF1(t)表示第一电压信号，S1表示第一磁敏芯片的灵敏度，b1表示第一磁敏芯片的零点偏置，S表示预设系数，Ibus(t)表示待测导体中电流激励产生的信号，Iinterfere(t)表示外部干扰激励产生的信号。
5.根据权利要求2所述的抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器，其特征在于，当第二磁敏芯片工作在线性区间时，对第二电压信号的零点偏置校准调理采用如下公式表示：
式中，V2(t)表示调理后的第一电压信号，VMF2(t)表示第一电压信号，S2表示第二磁敏芯片的灵敏度，b2表示第二磁敏芯片的零点偏置，S表示预设系数，Ibus(t)表示待测导体中电流激励产生的信号，Iinterfere(t)表示外部干扰激励产生的信号。
6.根据权利要求2所述的抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器，其特征在于，还包括：无线通信单元和天线，所述主控单元通过所述无线通信单元和所述天线连接，所述主控单元将解调得到的电流通过所述无线通信单元和所述天线发送至外部终端。
7.根据权利要求6所述的抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器，其特征在于，还包括：供电单元，所述供电单元用于为所述第一磁敏芯片、所述第二磁敏芯片、所述信号调理单元、所述无线通信单元以及主控单元供电。
8.一种抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器的测量方法，其特征在于，包括：
采用权利要求1-7任一项所述的抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器采集得到第一电压信号和第二电压信号；
将所述第一电压信号和第二电压信号进行放大和零点偏置校准调理；
采用差分信号处理算法对调理后的第一电压信号和第二电压信号进行差分处理，得到差分处理结果；
根据差分处理结果解调得到待测导体中电流。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括：
存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求8所述的抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器的测量方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求8所述的抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器的测量方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311186577.1A CN117169576A (zh) | 2023-09-14 | 2023-09-14 | 一种抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN117169576A true CN117169576A (zh) | 2023-12-05 |
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ID=88944814
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| CN202311186577.1A Pending CN117169576A (zh) | 2023-09-14 | 2023-09-14 | 一种抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN117169576A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118858737A (zh) * | 2024-09-26 | 2024-10-29 | 宁波中车时代传感技术有限公司 | 一种异形母排电流传感器及其电流测试方法 |
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2023
- 2023-09-14 CN CN202311186577.1A patent/CN117169576A/zh active Pending
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| CN118858737A (zh) * | 2024-09-26 | 2024-10-29 | 宁波中车时代传感技术有限公司 | 一种异形母排电流传感器及其电流测试方法 |
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