[發明專利]一種單軸隧道磁阻電流測量方法

有效

• 申請號: 202110569435.8
• 申請日: 2021-05-24
• 公開（公告）號: CN113325343B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 向念文;王仕剛;趙軍;章海斌;張純;晏松;張晨晨;李科杰;施雯;劉鑫;張馳;程慧敏;馬凱;李萌萌;王書來;杜雨晨;葉壽洪;楊英;袁晨晨;楊翠玲;王超群;李偉
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學;國網安徽省電力有限公司檢修分公司;中國電力科學研究院有限公司
• 主分類號: G01R33/09
• 分類號: G01R33/09
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

1.一種單軸隧道磁阻電流測量方法，應用于電流測量，本測量方法涉及的裝置包括一個PCB板，在PCB板的中部設有中心孔，所述中心孔用于待測載流導體穿過；

其特征在于，所述PCB板上非均勻布設多個隧道磁阻傳感器，所述測量方法通過確定多個隧道磁阻傳感器在PCB板上的安裝位置，完成圓形隧道磁阻傳感器陣列的安裝，并進行待測導體電流的測量，包括以下步驟：

步驟1，設定在PCB板上以中心孔的圓心O為圓心、以R為半徑作一個圓Z，然后將n個隧道磁阻傳感器布設安裝在圓Z的圓周上，組成一個圓形隧道磁阻傳感器陣列E；將該圓形隧道磁阻傳感器陣列E中的任意一個隧道磁阻傳感器記為隧道磁阻傳感器k，k＝1，2...n，n為正整數，3≤n≤8；

步驟2，將圓形隧道磁阻傳感器陣列E對應的圓形路徑作為閉合的磁感應強度積分路徑，并按照高斯-勒讓德積分方法確定每個隧道磁阻傳感器在圓形路徑上的位置及隧道磁阻傳感器的敏感軸位置，具體做法如下：

以圓心O為坐標原點建立直角坐標系，并將隧道磁阻傳感器k的安裝位置簡化為安裝點P_k，k＝1，2...n；

從安裝點P_k向圓心O做直線L1，并將直線L1與X軸正方向的夾角的弧度記為隧道磁阻傳感器k的傳感器弧度θ_k，k＝1，2...n；

設定隧道磁阻傳感器k的敏感軸的方向為逆時針方向，以安裝點P_k為端點向X軸正方向作一與X軸平行或重合的射線L2、以安裝點P_k為端點沿隧道磁阻傳感器k的敏感軸方向作一射線L3，并將射線L3與射線L2所成夾角的弧度記為隧道磁阻傳感器k的敏感軸弧度γ_k，k＝1，2...n；

傳感器弧度θ_k和敏感軸弧度γ_k的表達式分別如下：

θ_k＝(t_k+1)π

γ_k＝(t_k+1.5)π

式中，t_k為求積節點，k＝1，2...n，其具體數值通過高斯-勒讓德積分公式的求積節點與求積系數表查取得到；

隧道磁阻傳感器k的安裝點P_k的X軸坐標為Rcosθ_k、Y軸坐標為Rsinθ_k，k＝1，2...n；

步驟3，將n個隧道磁阻傳感器按照步驟2得到的數據進行安裝，在PCB板上組成圓形隧道磁阻傳感器陣列E；

步驟4，設定測量時待測載流導體穿過PCB板中心孔的圓心O，且與圓形隧道磁阻傳感器陣列E所在平面垂直，基于安培環路定理建立待測電流值I與圓形隧道磁阻傳感器陣列E之間的高斯-勒讓德求積方程，表達式如下：

其中，

A_k為求積系數，k＝1，2...n，具體數值通過高斯-勒讓德積分公式的求積節點與求積系數表查取得到；μ為真空磁導率；為隧道磁阻傳感器k處的磁場矢量；為單位矢量，

將隧道磁阻傳感器k處的磁場矢量在單位矢量方向上的投影值記為B_k，k＝1，2...n；設定隧道磁阻傳感器k的敏感軸方向與單位矢量的方向保持一致，B_k即為隧道磁阻傳感器k測得的磁場值；

步驟5，將待測載流導體穿過PCB板中心孔的圓心O，且與圓形隧道磁阻傳感器陣列E所在平面垂直，實施測量得到n個磁場值B_k，對該n個磁場值B_k按照下式進行計算獲得待測電流值I，