[其他]用于測量電導體中的電流的孔中電流測量系統

有效

• 申請號: 201490001139.1
• 申請日: 2014-03-26
• 公開（公告）號: CN206505114U
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: A.佩察爾斯基;B.B.潘特
• 申請（專利權）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: G01R15/20
• 分類號: G01R15/20;G01R19/165
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 葉菲,王傳道

技術領域

各種實施例一般地涉及電流測量，其使用在承載待測量電流的導體內所嵌入的傳感器。

背景技術

對相關申請的交叉引用。

本申請對以下（一個或多個）美國專利申請要求優先權，所述申請中每一個的全部公開內容通過引用被并入本文中：

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電流傳感器廣泛用于確定電力消耗并且控制以電流操作的設備。電流傳感器還用于科學分析和實驗。可以通過測量導體周圍的磁場來完成對大電流的測量。但是這些大電流傳感器可能是大型的。通常，這些大型電流感測設備圍繞具有磁芯的導體。步降變壓器可以用于使大電流產生的大信號衰減。這些步降變壓器還可以用于生成相反的磁場以準許使用低場傳感器。這些步降變壓器可能是昂貴、大型且笨重的。相鄰的電導體有時也承載大電流。這些相鄰的電流承載導體也生成磁場，所述磁場可能干擾測量。磁芯和步降變壓器增大電流測量系統的尺寸、重量和成本。

發明內容

裝置和相關聯的方法涉及一種測量系統，所述測量系統基于表示導體中的孔內的磁場強度的信號的奇數階空間導函數來計算導體中的電流。在說明性的實施例中，奇數階空間導函數可以生成輸出信號，所述輸出信號表示孔中磁場的大于一階的空間導數。三個或更多磁場傳感器可以被配置成在插入到孔中時在孔的軸上對準。當插入到孔中時，傳感器可以在與電流流動方向垂直的軸上對準并且響應于定向成與電流流動方向和所對準的軸二者都垂直的磁場。一些實施例可以有利地提供對電導體中的電流進行指示的精確測量，而同時充分抑制源自相鄰電導體的雜散磁場。

一些實施例可以具有三個或更多磁場傳感器以及瞬態干擾選擇模塊，所述瞬態干擾選擇模塊被配置成從傳感器信號的所選子集來形成輸出信號，而同時當預期干擾信號處于傳感器信號的未選擇集合處時的預定時間窗期間使輸出信號從傳感器信號的未選擇子集去耦。在說明性示例中，可以在傳感器的更替（alternating）的子集上執行干擾產生操作，而同時傳感器的未受干擾的子集測量電導體中的電流。例如，傳感器的每個所選子集可以在這樣的軸上對準：所述軸被配置為裝配成與電導體中的孔內的電流流動垂直。一些實施例可以有利地提供連續的電流測量，而同時不被預定的瞬態干擾所中斷。

一些實施例可以具有兩個或更多磁場感測設備，所述磁場感測設備近似地定位在位于導體中的孔的中心處。每個磁場感測設備可以測量在孔內的某個位置處沿著特定方向的磁場。在孔的中心附近，從導體所承載的電流產生的磁場在所測量的方向上可能相對小。傳感器位置處的小磁場可以準許使用高精度的傳感器。在一些實施例中，在兩個或多個感測設備的對之間的測量差異可以用于確定導體所承載的電流。測量差異可以基本上對于雜散磁場不敏感。

根據本發明的一方面，提供了一種用于測量電導體中的電流的孔中電流測量系統，所述孔中電流測量系統包括：被配置成插入到電導體中的孔中的四個或更多磁場傳感器，每個傳感器操作成響應于傳感器位置處的磁場強度而在輸出處生成信號，其中所述四個或更多磁場傳感器當被插入到孔中時在這樣的軸上對準：所述軸被配置以裝配成其中至少所對準的軸的分量垂直于電導體中的電流方向；以及雜散抑制電流測量模塊，其耦合到所述四個或更多磁場傳感器中每一個的輸出以接收每個傳感器的相應信號，所述信號表示每個傳感器的相應位置處的磁場強度，并且通過使用所接收的信號和傳感器位置來計算沿著所對準的軸的測量位置處的磁場強度的奇數階空間導數，其中測量位置處的磁場強度的經計算的奇數階空間導數表示電流的度量。

在可替換的實施例中，在所述孔中電流測量系統中，所述四個或更多的磁場傳感器被對準使得它們沿著所對準的軸基本上是共線的。

在另一可替換的實施例中，在所述孔中電流測量系統中，四個或更多磁場傳感器中的每一個當被插入到電導體中的孔中時具有被對準成垂直于所對準的軸和電流方向二者的磁敏性方向。

在另一可替換的實施例中，在所述孔中電流測量系統中，所述四個或更多磁場傳感器在公共的半導體襯底上。

在另一可替換的實施例中，在所述孔中電流測量系統中，所述奇數階空間導數的階大于一。

在另一可替換的實施例中，在所述孔中電流測量系統中，所述四個或更多磁場傳感器中的每一個包括各向異性磁阻傳感器。

在另一可替換的實施例中，所述各向異性磁阻傳感器中的每一個包括坡莫合金的薄膜。

在另一可替換的實施例中，所述孔中電流測量系統此外包括各向異性磁阻設置/重置模塊以用于將坡莫合金薄膜的磁疇對準成平行于易軸。