[发明专利]一种电缆状态监测传感器装置

权利要求书

1.一种电缆状态监测传感器装置，其特征在于，包括依次连接的TMR磁场传感器模块(1)、高通滤波模块(2)和信号放大模块(3)；

所述TMR磁场传感器模块(1)测量电缆的磁场变化信号，并将其转化为电压信号输出给所述高通滤波模块(2)；

所述高通滤波模块(2)滤除所述电压信号的直流偏置，并将滤除后的电压信号传输给所述信号放大模块(3)；

所述信号放大模块(3)对所述滤除后的电压信号进行放大后得到输出电压信号并输出；

所述TMR磁场传感器模块(1)包括：

屏蔽磁环(5)和TMR磁场传感器(6)；所述TMR磁场传感器(6)紧贴或邻近设置在所述屏蔽磁环(5)的外周；

待测电缆(4)穿过所述屏蔽磁环(5)，位于屏蔽磁环(5)外部的TMR磁场传感器测量所述待测电缆(4)的磁场变化信号

所述屏蔽磁环(5)为坡莫合金屏蔽磁环。

2.根据权利要求1所述的电缆状态监测传感器装置，其特征在于，还包括计算模块，根据所述输出电压信号计算得到电缆中的共模电流值。

3.根据权利要求1所述的电缆状态监测传感器装置，其特征在于，所述TMR磁场传感器模块的设计满足下式的多目标优化条件：

其中SNR为信噪比，表示为B_detect-z为共模电流产生的磁场强度，B_detect-p为负载差模电流产生的磁场强度；

B_detect为TMR磁场传感器测量计算得到的磁场强度；

r_out-r_in表示所述屏蔽磁环(5)的厚度，r_out为外环半径，r_in为内环半径，为TMR磁场传感器的位置角度，其中，采用极坐标系，以水平方向为0°，逆时针方向为正方向；

所述公式(1)基于r_out、r_in和的调整进行优化。

4.根据权利要求3所述的电缆状态监测传感器装置，其特征在于，所述B_detect由下式计算：

其中，r和分别为TMR磁场传感器的极坐标；r_in和r_out分别表示所述屏蔽磁环的内环半径和外环半径；为各导线的电流，b_i和θ_i构成导线位置的极坐标；

此外，B_detect-z和B_detect-p也根据公式(2)进行计算，其中，把分别改变为导线电流的零序分量值及正序分量值；μ₀为屏蔽磁环内部和外部区域的磁导率；μ₁为坡莫合金的磁导率。

5.根据权利要求3或4所述的电缆状态监测传感器装置，其特征在于，采用启发式算法PESA-II解决所述公式(1)的多目标优化问题，以确定r_out、r_in和 的值。

6.根据权利要求5所述的电缆状态监测传感器装置，其特征在于，根据所述启发式算法得到r_out为36mm至38mm，r_in为45mm至46mm，以及 为-90°，即TMR磁场传感器(6)位于屏蔽磁环(5)的正下方。

7.根据权利要求1所述的电缆状态监测传感器装置，其特征在于，所述信号放大模块(3)对所述滤除后的电压信号进行放大后得到输出电压信号并输出的步骤中，经过差分放大芯片将所得电压信号进行两级放大。