CN118130871A - 电流传感器、电流测量方法、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电流传感器、电流测量方法、设备及存储介质，电流传感器包括：补偿磁阻传感单元，用于感应待测导线周围的温度，输出仅随温度单调变化的第一信号；磁敏磁阻传感单元，用于感应待测导线周围的磁场，输出第二信号；控制单元，用于依据第一信号确定磁敏磁阻传感单元的补偿输入电压、调整磁敏磁阻传感单元的输入电压为第一输入电压与补偿输入电压之和、以及依据补偿输入电压、第一信号及第二信号确定待测导线的负载电流。本发明通过补偿磁阻传感单元、磁敏磁阻传感单元以及控制单元的协同作用，使得其输出的测量结果与真实值接近，降低了温度因素对电流测量结果的影响，提高了电流测量稳定性。

Description

电流传感器、电流测量方法、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及电流测量领域，尤其涉及一种电流传感器、电流测量方法、设备及存储介质。

背景技术

基于隧穿磁阻效应的电流传感器，在分辨率、灵敏度、功耗、磁场工作范围等方面具有优良的性能表现，在电力系统电流测量领域拥有广泛的应用前景。

在实际使用中，电流传感器运行环境中温度变化，常常会产生零点温漂、灵敏度漂移，进而严重影响了其电流测量的准确性。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电流传感器、电流测量方法、设备及存储介质，旨在改善现有电流传感器在不同环境温度下电流测量准确度不高的问题。

为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种电流传感器。

所述电流传感器包括：

补偿磁阻传感单元，用于感应待测导线周围的温度，输出第一信号；所述第一信号仅随温度单调变化；

磁敏磁阻传感单元，用于感应所述待测导线周围的磁场，输出第二信号；在所述待测导线的负载电流为零时，所述第二信号与所述第一信号的差值为一常数；

控制单元，用于依据所述第一信号确定所述的补偿输入电压、调整所述磁敏磁阻传感单元的输入电压为第一输入电压与所述补偿输入电压之和以使所述磁敏磁阻传感单元的灵敏度不随温度变化、以及依据所述补偿输入电压、所述第二信号和所述第一信号确定所述待测导线的负载电流。

根据本发明的一些实施例，所述磁敏磁阻传感单元及所述补偿磁阻传感单元均为惠斯通全桥结构；

所述磁敏磁阻传感单元的磁敏感方向平行于其周围磁场的方向；

所述补偿磁阻传感单元的磁敏感方向垂直于其周围磁场的方向，或，所述补偿磁阻传感单元处于磁饱和状态。

根据本发明的一些实施例，所述待测导线的负载电流I符合公式：其中Z(T₁)为所述第一信号；U₂(T₁)为所述第二信号；V_cs(T₁)为所述补偿输入电压；V_cc为所述第一输入电压；V₁为所述补偿磁阻传感单元的输入电压；S_目标为所述磁敏磁阻传感单元的目标灵敏度。

根据本发明的一些实施例，所述控制单元包括：

存储模块，用于存储所述补偿磁阻传感单元的第一信号与温度的第一对应关系、所述补偿磁阻传感单元的输入电压、所述磁敏磁阻传感单元的灵敏度与温度的第二对应关系、所述第一输入电压以及所述磁敏磁阻传感单元的目标灵敏度；

获取模块，用于获取所述补偿磁阻传感单元输出的当前第一信号、所述磁敏磁阻传感单元输出的当前第二信号；

确定模块，用于依据所述当前第一信号、预存的所述第一对应关系确定当前环境温度；

调整模块，用于发送指令，调整所述磁敏磁阻传感单元的当前输入电压为所述第一输入电压与所述当前补偿输入电压之和。

根据本发明的一些实施例，所述确定模块还用于依据所述当前环境温度及预存的所述第二对应关系确定所述磁敏磁阻传感单元的当前灵敏度。

根据本发明的一些实施例，所述确定模块还用于依据所述当前灵敏度、预存的所述目标灵敏度及所述第一输入电压，确定当前补偿输入电压；其中所述当前补偿输入电压V_cs(T₁)符合公式：S_目标为所述目标灵敏度；S_当前为所述当前灵敏度；V_cc为所述第一输入电压。

根据本发明的一些实施例，所述确定模块还用于依据公式： 确定所述待测导线的负载电流，其中Z(T₁)为所述第一信号；U₂(T₁)为所述第二信号；V₁为所述补偿磁阻传感单元的输入电压。

为实现上述目的，本发明的第二方面提供一种电流测量方法，应用于如上所述的电流传感器；所述方法包括：

获取所述补偿磁阻传感单元输出的当前第一信号；

依据所述当前第一信号及预存的所述补偿磁阻传感单元的第一信号与温度的第一对应关系，确定当前环境温度；

依据所述当前环境温度及预存的所述磁敏磁阻传感单元的灵敏度与温度的第二对应关系，确定所述磁敏磁阻传感单元的当前灵敏度；

依据所述当前灵敏度、预存的所述磁敏磁阻传感单元的目标灵敏度和所述磁敏磁阻传感单元的第一输入电压，确定当前补偿输入电压；其中当前补偿输入电压V_cs(T₁)符合公式：S_目标为所述目标灵敏度；S_当前为所述当前灵敏度；V_cc为所述第一输入电压；

调整所述磁敏磁阻传感单元的当前输入电压为第一输入电压与所述当前补偿输入电压之和，并获取所述磁敏磁阻传感单元输出的当前第二信号；

依据所述补偿输入电压、所述当前第二信号及所述当前第一信号，确定待测导线的负载电流。

根据本发明的一些实施例，所述调整所述磁敏磁阻传感单元的当前输入电压为所述第一输入电压与所述当前补偿输入电压之和，包括：

获取所述补偿磁阻传感单元的第一信号变化率；

判断所述第一信号变化率是否高于第一阈值；

在所述第一信号变化率高于所述第一阈值时，调整所述磁敏磁阻传感单元的当前输入电压为所述第一输入电压与所述当前补偿输入电压之和。

根据本发明的一些实施例，所述方法还包括：获取所述补偿磁阻传感单元的第一信号与温度的第一对应关系。

根据本发明的一些实施例，所述获取所述补偿磁阻传感单元的第一信号与温度的第一对应关系，包括：

测试补偿磁阻传感单元在多个环境温度下的输出信号，得到第一测试数据；

根据所述第一测试数据，构建补偿磁阻传感单元的输出信号与温度的第一拟合关系曲线；

依据所述拟合关系曲线，确定所述补偿磁阻传感单元的第一信号与温度的第一对应关系；

根据本发明的一些实施例，所述第一拟合关系曲线符合第一多阶函数。

根据本发明的一些实施例，所述方法还包括：获取所述磁敏磁阻传感单元的灵敏度与温度的第二对应关系。

根据本发明的一些实施例，所述获取所述磁敏磁阻传感单元的灵敏度与温度的第二对应关系，包括：

测试磁敏磁阻传感单元在多个环境温度下随磁场变化情况，得到第二测试数据；所述磁敏磁阻传感单元的输入电压为所述第一输入电压；

根据所述第二测试数据，构建磁敏磁阻传感单元的灵敏度与温度的第二拟合关系曲线；

依据所述第二拟合关系曲线，确定所述磁敏磁阻传感单元的灵敏度与温度的第二对应关系。

根据本发明的一些实施例，所述第二拟合关系曲线符合第二多阶函数。

根据本发明的一些实施例，所述依据所述补偿输入电压、所述当前第二信号及所述当前第一信号，确定待测导线的负载电流，包括：依据公式：确定所述待测导线的负载电流，其中Z(T₁)为所述第一信号；U₂(T₁)为所述第二信号；V₁为所述补偿磁阻传感单元的输入电压。

为实现上述目的，本发明的第三方面提供了一种电流测量设备，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的电流测量程序，所述电流测量程序配置为实现如上所述的电流测量方法的步骤。

为实现上述目的，本发明的第四方面提供了一种存储介质，所述存储介质上存储有电流测量程序，所述电流测量程序被处理器执行时实现如上所述的电流测量方法的步骤。

因此，本发明具有如下有益效果：

本发明提供的电流传感器包括补偿磁阻传感单元、磁敏磁阻传感单元和控制单元，补偿磁阻传感单元用于感应待测导线周围的温度，输出仅随温度单调变化的第一信号；磁敏磁阻传感单元用于感应待测导线周围的磁场，输出第二信号；控制单元用于依据第一信号确定磁敏磁阻传感单元的补偿输入电压、调整磁敏磁阻传感单元的输入电压为第一输入电压与补偿输入电压之和、以及依据补偿输入电压、第一信号及第二信号确定所述待测导线的负载电流。本发明通过补偿磁阻传感单元、磁敏磁阻传感单元以及控制单元的协同作用，使得其输出的测量结果与真实值接近，降低了温度因素对电流测量结果的影响，提高了测量精度。

附图说明

图1为本发明一实施例的电流传感器的结构框图；

图2为本发明一对比例的电流传感器在各环境温度下的零点温漂曲线图及灵敏度变化曲线图；

图3为本发明一实施例的电流传感器在各环境温度下的零点温漂曲线图及灵敏度变化曲线图；

图4为本发明一实施例的电流传感器用于交流电流测量的输出电压及待测导线的电流信号随时间变化曲线图；

图5为本发明一实施例的电流测量方法流程图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

基于隧穿磁阻效应的电流传感器，在分辨率、灵敏度、功耗、磁场工作范围等方面具有优良的性能表现，在电力系统电流测量领域拥有广泛的应用前景。

在实际使用中，电流传感器常常会因温度变化产生零点温漂、灵敏度漂移，严重影响了其电流测量的准确性。

因此，本发明实施例的第一方面在于提供一种电流传感器，旨在改善电流传感器在不同环境温度下电流测量准确度不高的问题。

参照图1，图1为本发明实施例电流传感器的结构框图。

本发明实施例的电流传感器包括补偿磁阻传感单元10、磁敏磁阻传感单元20及控制单元(控制子单元31、加法子单元33及处理子单元32)。

其中，补偿磁敏传感单元10用于感应待测导线周围的温度，输出第一信号Z(T₁)；该第一信号仅随温度单调变化。

磁敏磁阻传感单元20用于感应待测导线周围的磁场H，输出第二信号U₂(T₁)；在待测导线的负载电流为零时，第二信号U₂(T₁)与第一信号Z(T₁)的差值为零或一常数。

控制单元的第一方面用于依据第一信号Z(T₁)及预存信息确定磁敏磁阻传感单元20的补偿输入电压V_cs(T₁)，该预存信息可以为第一信号与温度的第一对应关系Z(T)、磁敏磁阻传感单元的灵敏度与温度的第二对应关系S(T)、磁敏磁阻传感单元20的输入电压V_cc、磁敏磁阻传感单元的目标灵敏度S_目标或其他信息；控制单元的第二方面用于调整磁敏磁阻传感单元20的输入电压为第一输入电压V_cc与补偿输入电压V_cs(T₁)之和使磁敏磁阻传感单元的第二信号由U₁(T₁)调整至U₂(T₁)；控制单元的第三方面用于依据补偿输入电压V_cs(T₁)、第二信号U₂(T₁)和第一信号Z(T₁)确定待测导线的负载电流I。

应理解的是，该磁敏磁阻传感单元与补偿磁敏磁阻传感单元为基于同一磁阻效应，可对其磁灵敏方向的磁场进行灵敏响应，输出外部磁场的磁场强度或该磁场产生源导线的负载电流。该磁阻效应可以为隧穿磁阻效应、巨磁磁阻效应、各向异性磁阻效应或其他磁阻效应。在零磁场下，磁敏磁阻传感单元的输入电压和输出电压的比值与补偿磁敏磁阻传感单元的输入电压和输出电压的比值相同。

本发明实施例的补偿磁阻传感单元用于温度指引，依据其第一信号及预先得到的信息可简单得到当前环境温度，依据当前环境温度及预先得到的环境温度与灵敏度的关联信息可进一步得到磁敏磁阻传感单元在当前温度下的灵敏度信息，进而在省略温度传感器基础上得到磁敏磁阻传感单元的当前灵敏度信息。该补偿磁阻传感单元还用于零点温漂指引，基于在零磁场下磁敏磁阻传感单元的输入电压和输出电压的比值与补偿磁敏磁阻传感单元的输入电压和输出电压的比值相同，可简单得到在零磁场下磁敏磁阻传感单元的输出电压即零点温漂情况，进而得到不考虑零点温漂的磁敏磁阻传感单元的真实输出信号。

本发明实施例的磁敏磁阻传感单元中补偿输入电压的确定过程包括：

(1)由于基于磁阻传感元件的基本特性，在补偿磁阻传感单元所输出的第一信号仅随温度单调变化情况基础上，可基于预先获取的第一信号与温度的第一对应关系Z(T)及当前第一信号Z(T₁)信息，得到当前的环境温度T₁信息。

(2)由于磁敏磁阻传感单元的灵敏度在同一输入电压中随温度单调变化，基于预先获取的灵敏度与温度的第二对应关系S(T)，在得到当前的环境温度T₁信息之后，可得到磁敏磁阻传感单元的当前灵敏度S(T₁)信息。

(3)由于磁敏磁阻传感单元的灵敏度在同一环境温度下与输入电压成正比，通过输入电压的调整，可对磁敏磁阻传感单元的灵敏度进行补偿，使得补偿后灵敏度为目标灵敏度。基于磁敏磁阻传感单元的灵敏度在同一环境温度下与输入电压成正比，在补偿前灵敏度S(T₁)和第一输入电压V_cc的比值应与补偿的灵敏度(S目标-S(T₁))和补偿的输入电压V_cs(T₁)的比值相同，即因此，依据上述即可计算得到补偿输入电压V_cs(T₁)。

本发明实施例中待测导线的负载电流的确定过程包括：

(1)由于本实施例的磁敏磁阻传感单元及补偿磁阻传感单元在零磁场即待测导线的负载电流为零情形下，输出信号的差值为一常数，即两者的零点温漂呈现相同趋势。

(2)在相同温度下，磁敏磁阻传感单元的输出信号变化趋势与补偿磁阻传感单元的输出信号变化趋势相同。补偿磁阻传感单元的零点温漂信号S(T₁)与磁敏磁阻传感单元的零点温漂信号的比值可以为一系数α。磁敏磁阻传感单元的真实输出信号U符合公式：U＝U₂(T₁)-Z(T₁)×α。

本发明实施例的磁敏磁阻传感单元与补偿磁阻传感单元可基于同一磁阻效应实现磁场测量，该α值仅与磁敏磁阻传感单元及补偿磁敏磁阻传感单元的输入电压有关。具体地，当磁敏磁阻传感单元与补偿磁阻传感单元由相同材料组成，基于在磁场为零时磁敏磁阻传感单元及补偿磁阻传感单元的输入信号及输出信号之间存在：U₀(T₁)为磁场为零时磁敏磁阻传感单元的输出信号。因此，磁敏磁阻传感单元的真实输出信号U符合公式：

(3)待测导线的负载电流I符合公式：其中Z(T₁)为所述第一信号；U₂(T₁)为所述第二信号；V_cs(T₁)为所述补偿输入电压；V_cc为所述第一输入电压；V₁为所述补偿磁阻传感单元的输入电压；S_目标为所述磁敏磁阻传感单元的目标灵敏度。此处所述的灵敏度为磁敏磁阻传感单元的输出信号相对于待测电流的电流变化的比例关系。

因此，基于补偿输入电压、第一信号与第二信号以及预存信息可确定待测导线的负载电流。

参考图2，图2为未经补偿的本发明对比例的电流传感器在各环境温度下的零点温漂曲线图及灵敏度变化曲线图。

如图2所示，在环境温度为-40～125℃范围时，磁敏磁阻传感单元在零磁场下的输出信号即零点温漂随温度单调递减，由80mV左右下降至-60mV左右，磁敏磁阻传感单元的灵敏度也随温度单调递减少，由约40mV/A左右下降至约38mV/A，表明了该电流传感器存在较大的零点温漂及灵敏度温漂，温度对磁敏磁阻传感单元的电流测量具有较大的影响。如不经过温度补偿处理，其测量精度难以满足测量要求。

参见图3，图3为本发明一实施例的电流传感器在各环境温度下的零点温漂曲线图及灵敏度变化曲线图。

该电流传感器以25℃时磁敏磁阻传感单元的灵敏度(40mV/A)作为目标灵敏度，输入电压由第一输入电压和补偿输入电压组成。经补偿后的电流传感器在环境温度为-40～125℃范围时，其零点温漂保持在几毫伏以内，灵敏度基本保持在40mV/A。与未补偿前相比，其零点温漂及灵敏度温漂均得到大大降低。表明了该电流传感器用于电流测量具有高灵敏度，用于电流测量可实现较高的准确率。

参见图4，图4为本发明一实施例的电流传感器用于交流电流测量的输出电压及待测导线的电流信号随时间变化曲线图。

应理解的是，本发明实施例待测导线中负载电流为交流电，该电流信号随时间变化曲线图为对待测导线进行接触式测量得到的，该曲线呈正弦波形式，在I＝0A上下波动，各波峰与波谷位置差异较小，表明了通过该方法得到的电流信号的零点温漂小。该电压信号随时间变化曲线图为通过本发明实施例的电流传感器测量得到的，该曲线也呈正弦波形式，在U＝0mV上下波动，各波峰与波谷位置差异较小，表明了通过本发明实施例非接触式测量得到的电流信号实现了较小的零点温漂。表明了该电流传感器可实现较好的电流测量，具有较高的测量精度。

综上所述，本发明实施例的电流传感器通过补偿磁阻传感单元、磁敏磁阻传感单元以及控制单元的协同作用，在考虑了灵敏度补偿及零点温漂补偿后，得其输出的测量结果与真实值接近，降低了温度因素对电流测量结果的影响，提高了测量精度。

在本发明实施例中，磁敏磁阻传感单元的电阻在不同的外部磁场下具有不同的电阻，其输出信号随外部磁场而变化。优选地，磁敏磁阻传感单元的磁敏感方向与外部磁场的磁场方向平行。

本发明实施例中，补偿磁阻传感单元具有与磁敏磁阻传感单元相同或近似的材料，其电阻在不同的外部磁场下可具有相同或几乎不变的电阻，其输出信号不随外部磁场而变化。当补偿磁阻传感单元的磁敏感方向与外部磁场的磁场方向垂直时，补偿磁阻传感单元无法对外部磁场作出相应的响应。另外，当补偿磁阻磁阻传感单元处于磁饱和状态，如在补偿磁阻传感单元的周围放置永磁体时，补偿磁阻传感单元同样的无法对外部磁场作出相应的响应。

应理解的是，导致补偿磁阻传感单元对附近磁场不灵敏的原因不限于以上两种，也可以为其他情形。

本发明实施例中，补偿磁阻传感单元和磁敏磁阻传感单元均为惠斯通全桥结构。由于补偿磁阻传感单元及磁敏磁阻传感单元容易受噪声等因素的影响，在形成惠斯通全桥结构后的补偿磁阻传感单元及磁敏磁阻传感单元的输出信号的稳定性可得到大大提高。

进一步地，本发明实施例的控制单元包括存储模块、获取模块、确定模块以及调整模块。

其中，存储模块用于存储补偿磁阻传感单元的第一信号与温度的第一对应关系Z(T)、磁敏磁阻传感单元的灵敏度与温度的第二对应关系S(T)、第一输入电压V_cc以及目标灵敏度S_目标。获取模块用于获取补偿磁阻传感单元输出的当前第一信号Z(T₁)、磁敏磁阻传感单元输出的当前第二信号U₂(T₁)。确定模块用于依据当前第一信号Z(T₁)、预存的第一对应关系Z(T)确定当前环境温度T₁。调整模块用于发送指令，调整磁敏磁阻传感单元的当前输入电压为第一输入电压V_cc与当前补偿输入电压V_cs(T₁)之和。确定模块还用于依据当前环境温度T₁及预存的第二对应关系S(T)确定磁敏磁阻传感单元的当前灵敏度S(T₁)。

进一步地，确定模块还用于依据当前灵敏度、预存的目标灵敏度及第一输入电压，确定当前补偿输入电压；其中当前补偿输入电压V_cs(T₁)符合公式：S_目标为目标灵敏度；S_当前为当前灵敏度；V_cc为第一输入电压。

进一步地，确定模块还用于在当前输入电压调整为第一输入电压和当前补偿输入电压之和后，依据当前第二信号及当前第一信号，确定待测导线的负载电流。

进一步地，确定模块还用于依据补偿磁阻传感单元的各当前第一信号，确定补偿磁阻传感单元的第一信号变化率是否高于第一阈值。

进一步地，调整模块还用于在补偿磁阻传感单元的第一信号变化率高于第一阈值时发送指令调整磁敏磁阻传感单元的当前输入电压。

具体地，通过第一信号变化率控制当前输入电压的变化次数，即仅在环境温度出现相对大的变化时当前输入电压调整，可大大降低调整模块的调整次数。

考虑到外界环境的温度不可能长时间处于大波动中，通过该步骤仅仅在刚开始测量或温度发生波动时调整磁敏磁阻传感单元的输入电压，可避免重复执行无效指令。

为实现本发明的目的，本发明实施例还提供一种电流测量方法，应用于上述的电流传感器，进一步地改善电流传感器在不同环境温度下电流测量准确度不高的问题。

本发明的一些实施例中，电流测量方法包括以下步骤：

步骤S100：获取补偿磁阻传感单元输出的当前第一信号；

具体的，在本步骤，由控制单元接收待测导线周围的补偿磁阻传感单元所输出的当前第一信号。该当前第一信号不随外部磁场的变化而变化。该当前第一信号可以视为补偿磁阻传感单元在当前温度下的温漂。

需要说明的是，该补偿磁阻传感单元处于磁饱和状态或非灵敏位置，如使其磁敏感方向平行于待测导线的电流方向，进而使得补偿磁阻传感单元无法对外部磁场作出响应。

步骤S200：依据当前第一信号及预存的补偿磁阻传感单元的第一信号与温度的第一对应关系，确定当前环境温度；

具体的，在本步骤中，由控制单元依据所接收的当前第一信号以及预先存储的补偿磁阻传感单元的第一信号与温度的第一对应关系，通过查表等方式得到当前环境温度信息。

需要说明的是，该补偿磁阻传感单元的第一信号与温度的第一对应关系可以为经验公式或通过预先的多次试验数据经拟合得到的对应关系，此处不具体限定。

步骤S300：依据当前环境温度及预存的磁敏磁阻传感单元的灵敏度与温度的第二对应关系，确定磁敏磁阻传感单元的当前灵敏度；

具体地，在本步骤中，由控制单元依据S200得到的当前环境温度以及预存的磁敏磁阻传感单元的灵敏度与温度的第二对应关系，通过查表得到磁敏磁阻传感单元的当前灵敏度。

需要说明的是，该磁敏磁阻传感单元的灵敏度与温度的第二对应关系为磁敏磁阻传感单元在输入电压为第一输入电压前提下，在不同温度下测试其随磁场变化曲线，由各磁场变化曲线得到磁敏磁阻传感单元在多个环境温度下的灵敏度，之后通过数据拟合得到的第二对应关系。该第二对应关系符合多阶函数，如四阶函数、五阶函数或更高阶函数。

步骤S400：依据当前灵敏度、预存的磁敏磁阻传感单元的目标灵敏度及磁敏磁阻传感单元的第一输入电压，确定当前补偿输入电压；其中，当前补偿输入电压V_cs(T₁)符合公式：S_目标为目标灵敏度；S_当前为当前灵敏度；V_cc为第一输入电压；

具体地，本步骤由控制单元执行，依据公式：S300步骤得到的当前灵敏度S_当前以及预存的磁敏磁阻传感单元的目标灵敏度S_目标、磁敏磁阻传感单元的第一输入电压V_in，确定当前补偿输入电压V_cs(T₁)；

步骤S500：调整磁敏磁阻传感单元的当前输入电压为第一输入电压与当前补偿输入电压之和，并获取磁敏磁阻传感单元输出的当前第二信号；

具体地，本步骤中，控制单元可通过硬件，如加法器将磁敏磁阻传感单元的输入电压在第一输入电压V_cc基础上增加V_cs(T₁)。

步骤S600：依据当前补偿磁阻传感单元、当前第二信号及当前第一信号，确定待测导线的负载电流。

具体地，本步骤，控制单元可通过硬件或软件计算，依据经验公式，如进而得到待测导线的负载电流。

在本发明的一个实施例中，该电流测量方法包括：

步骤S010：获取补偿磁阻传感单元的第一信号与温度的第一对应关系；

具体的，包括：首先测试补偿磁阻传感单元在多个环境温度，如-50～100℃下的输出信号，得到第一测试数据；然后根据该第一测试数据，构建补偿磁阻传感单元的输出信号与温度的第一拟合关系曲线；最后依据该拟合关系曲线，确定补偿磁阻单元的第一信号与温度的第一对应关系。

本发明实施例中，该第一拟合关系曲线如图2所示。该第一拟合关系曲线符合多阶函数，该第一信号具有随温度升高呈单调递减的趋势。

本发明实施例中，第一拟合关系曲线符合多阶函数，该多阶函数可以为三阶函数、四阶函数、五阶函数或更高阶函数。此处多阶函数是符合公式：

Z(T)＝b_mT^m+b_m-1T^m-1+…+b₂T²+b₁T+b₀；

其中，Z(T)为补偿磁阻传感单元在环境温度为T时输出的当前第一信号，b_m为整数，m为大于2的自然数。

步骤S020：获取磁敏磁阻传感单元的灵敏度与温度的第二对应关系。

具体的，包括：首先测试磁敏磁阻传感单元在多个环境温度下随磁场变化情况，得到第二测试数据，此时的磁敏磁阻传感单元的输入电压的值为第一输入电压；然后根据该第二测试数据，构建磁敏磁阻传感单元的灵敏度与温度的第二拟合关系曲线；最后依据第二拟合关系曲线确定磁敏磁阻传感单元的灵敏度与温度的第二对应关系。

本实施例中，第二测试数据包括磁敏磁阻传感单元在不同磁场下的输出信号的对应关系，还包括待测导线的负载电流与周围磁场的对应关系；依据磁敏磁阻传感单元在不同磁场下输出信号的对应关系，得到第一灵敏度即输出信号与磁场的比值；依据待测导线的负载电流与周围磁场的对应关系得到第二灵敏度即磁场与负载电流的比值；因此，在当前温度下的磁敏磁阻传感单元的灵敏度即第一灵敏度与第二灵敏度的乘积。

本发明实施例中，第二拟合关系曲线符合多阶函数，该多阶函数可以为三阶函数、四阶函数、五阶函数或更高阶函数。此处多阶函数是符合公式：

S(T)＝a_mT^m+a_m-1T^m-1+…+a₂T²+a₁T+a₀；

其中，S(T)为磁敏磁阻传感单元在环境温度为T时的当前灵敏度，a_m为整数，m为大于2的自然数。

需要说明的是，电流测量结果的精度与多阶函数有关。多阶函数的阶数越高，采用本发明电流测量方法得到的电流测量结果的精度越高。

S030获取补偿磁阻传感单元输出的当前第一信号；

本实施例中，补偿磁阻传感单元与磁敏磁阻传感单元由相同材料组成。其输入电压与磁敏磁阻传感单元的第一电压相同，该补偿磁阻传感单元的磁敏感方向平行于待测导线的电流方向；在待测导线的负载电流为零时，补偿磁阻传感单元在任一外部磁场下输出恒定不变。

S040依据当前第一信号及预先得到的补偿磁阻传感单元的第一信号与温度的第一对应关系，确定当前环境温度；

具体地，将当前第一信号的数值带入第一对应关系中，得到当前环境温度。

S050依据当前环境温度及预存的磁敏磁阻传感单元的灵敏度与温度的第二对应关系，确定磁敏磁阻传感单元的当前灵敏度；

具体地，将当前环境温度的数值带入第二对应关系中，得到磁敏磁阻传感单元的当前灵敏度。

S060依据公式：S300步骤得到的当前灵敏度S_当前以及预存的目标灵敏度S_目标、磁敏磁阻传感单元的第一输入电压V_cc，确定当前补偿输入电压V_cs(T₁)；

具体地，将当前灵敏度及预先的数据带入公式得到当前补偿输入电压的值。

S070调整磁敏磁阻传感单元的当前输入电压为第一输入电压与当前补偿输入电压之和，并获取磁敏磁阻传感单元输出的当前第二信号；

具体地，对磁敏磁阻传感单元的当前输入电压进行实时补偿，并获取补偿后的磁敏磁阻传感单元输出的的第二信号U₂(T₁)。

S080将当前补偿输入电压V_cs(T₁)、当前第一信号Z(T₁)、当前第二信号U₂(T₁)、目标灵敏度以及预存的目标灵敏度S目标、补偿磁阻传感单元的输入电压V₁以及磁敏磁阻传感单元的第一输入电压V_cc，带入公式：

得到待测导线的负载电流I。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种电流测量设备，电流测量设备包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的电流测量程序，电流测量程序配置为实现如上文的电流测量方法的步骤。

由于本电流测量设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

此外，本发明实施例还提出一种存储介质，存储介质上存储有电流测量程序，电流测量程序被处理器执行时实现如上文的电流测量方法的步骤。

由于本存储介质采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

应当理解的是，以上仅为举例说明，对本发明的技术方案并不构成任何限定，在具体应用中，本领域的技术人员可以根据需要进行设置，本发明对此不做限制。

需要说明的是，以上所描述的工作流程仅仅是示意性的，并不对本发明的保护范围构成限定，在实际应用中，本领域的技术人员可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部来实现本实施例方案的目的，此处不做限制。

另外，未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明任意实施例所提供的工程模式控制方法，此处不再赘述。

此外，需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电流传感器，其特征在于，包括：

补偿磁阻传感单元，用于感应待测导线周围的温度，输出第一信号；所述第一信号仅随温度单调变化；

磁敏磁阻传感单元，用于感应所述待测导线周围的磁场，输出第二信号；在所述待测导线的负载电流为零时，所述第二信号与所述第一信号的差值为一常数；

控制单元，用于依据所述第一信号确定所述的补偿输入电压、调整所述磁敏磁阻传感单元的输入电压为第一输入电压与所述补偿输入电压之和以使所述磁敏磁阻传感单元的灵敏度不随温度变化、以及依据所述补偿输入电压、所述第二信号和所述第一信号确定所述待测导线的负载电流。

2.根据权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，

所述磁敏磁阻传感单元及所述补偿磁阻传感单元均为惠斯通全桥结构；

所述磁敏磁阻传感单元的磁敏感方向平行于其周围磁场的方向；

所述补偿磁阻传感单元的磁敏感方向垂直于其周围磁场的方向，或，所述补偿磁阻传感单元处于磁饱和状态。

3.根据权利要求1或2所述的电流传感器，其特征在于，

所述待测导线的负载电流I符合公式：

其中Z(T₁)为所述第一信号；U₂(T₁)为所述第二信号；V_cs(T₁)为所述补偿输入电压；V_cc为所述第一输入电压；V₁为所述补偿磁阻传感单元的输入电压；S_目标为所述磁敏磁阻传感单元的目标灵敏度。

4.根据权利要求1或2所述的电流传感器，其特征在于，所述控制单元包括：

存储模块，用于存储所述补偿磁阻传感单元的第一信号与温度的第一对应关系、所述补偿磁阻传感单元的输入电压、所述磁敏磁阻传感单元的灵敏度与温度的第二对应关系、所述第一输入电压以及所述磁敏磁阻传感单元的目标灵敏度；

获取模块，用于获取所述补偿磁阻传感单元输出的当前第一信号、所述磁敏磁阻传感单元输出的当前第二信号；

确定模块，用于依据所述当前第一信号、预存的所述第一对应关系确定当前环境温度；

调整模块，用于发送指令，调整所述磁敏磁阻传感单元的当前输入电压为所述第一输入电压与所述当前补偿输入电压之和；

所述确定模块还用于依据所述当前环境温度及预存的所述第二对应关系确定所述磁敏磁阻传感单元的当前灵敏度；

所述确定模块还用于依据所述当前灵敏度、预存的所述目标灵敏度及所述第一输入电压，确定当前补偿输入电压；其中所述当前补偿输入电压V_cs(T₁)符合公式：S_目标为所述目标灵敏度；S_当前为所述当前灵敏度；V_cc为所述第一输入电压；

所述确定模块还用于依据公式：确定所述待测导线的负载电流，其中Z(T₁)为所述第一信号；U₂(T₁)为所述第二信号；V₁为所述补偿磁阻传感单元的输入电压。

5.一种电流测量方法，其特征在于，应用于权利要求1-4中任一项所述的电流传感器；所述方法包括：

获取所述补偿磁阻传感单元输出的当前第一信号；

依据所述当前第一信号及预存的所述补偿磁阻传感单元的第一信号与温度的第一对应关系，确定当前环境温度；

依据所述当前环境温度及预存的所述磁敏磁阻传感单元的灵敏度与温度的第二对应关系，确定所述磁敏磁阻传感单元的当前灵敏度；

依据所述当前灵敏度、预存的所述磁敏磁阻传感单元的目标灵敏度和所述磁敏磁阻传感单元的第一输入电压，确定当前补偿输入电压；其中当前补偿输入电压V_cs(T₁)符合公式：S_目标为所述目标灵敏度；S_当前为所述当前灵敏度；V_cc为所述第一输入电压；

调整所述磁敏磁阻传感单元的当前输入电压为第一输入电压与所述当前补偿输入电压之和，并获取所述磁敏磁阻传感单元输出的当前第二信号；

依据所述补偿输入电压、所述当前第二信号及所述当前第一信号，确定待测导线的负载电流。

6.根据权利要求5所述的电流测量方法，其特征在于，

所述调整所述磁敏磁阻传感单元的当前输入电压为所述第一输入电压与所述当前补偿输入电压之和，包括：

获取所述补偿磁阻传感单元的第一信号变化率；

判断所述第一信号变化率是否高于第一阈值；

在所述第一信号变化率高于所述第一阈值时，调整所述磁敏磁阻传感单元的当前输入电压为所述第一输入电压与所述当前补偿输入电压之和。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取所述补偿磁阻传感单元的第一信号与温度的第一对应关系；

获取所述磁敏磁阻传感单元的灵敏度与温度的第二对应关系；

所述获取所述补偿磁阻传感单元的第一信号与温度的第一对应关系，包括：

测试补偿磁阻传感单元在多个环境温度下的输出信号，得到第一测试数据；

根据所述第一测试数据，构建补偿磁阻传感单元的输出信号与温度的第一拟合关系曲线；

依据所述拟合关系曲线，确定所述补偿磁阻传感单元的第一信号与温度的第一对应关系；

所述获取所述磁敏磁阻传感单元的灵敏度与温度的第二对应关系，包括：

测试磁敏磁阻传感单元在多个环境温度下随磁场变化情况，得到第二测试数据；所述磁敏磁阻传感单元的输入电压为所述第一输入电压；

根据所述第二测试数据，构建磁敏磁阻传感单元的灵敏度与温度的第二拟合关系曲线；

依据所述第二拟合关系曲线，确定所述磁敏磁阻传感单元的灵敏度与温度的第二对应关系。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一拟合关系曲线符合第一多阶函数；所述第二拟合关系曲线符合第二多阶函数。

9.一种电流测量设备，其特征在于，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的电流测量程序，所述电流测量程序配置为实现如权利要求5-8所述的电流测量方法的步骤。

10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有电流测量程序，所述电流测量程序被处理器执行时实现如权利要求5-8所述的电流测量方法的步骤。