[发明专利]一种TMR电流传感器温漂与地磁场校正装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于TMR电流传感器温漂与地磁场校正装置及方法，本发明针对TMR电流传感器中存在的温度漂移以及空间地磁场对其高精度测量的影响问题，提出了一种温漂与地磁场校正装置及方法，首先针对TMR电流传感器由于受到强磁场干扰或故障下的异常输出数据，利用贝叶斯先验结合信息熵理论识别并剔除；使用改进深度信念网络重构空间地磁场、温度与TMR电流传感器测量输出的映射关系以校正空间地磁场以及温度对TMR电流传感器输出结果的影响。

技术领域

本发明涉及温漂与地磁场校正领域，尤其涉及一种基于TMR电流传感器温漂与地磁场校正装置及方法。

背景技术

先进的传感和测量技术是智能电网的核心支撑技术之一。电流作为电力系统中最基本的电气物理量，其精确测量对智能电网运行故障快速判定，电力精准计量都有着至关重要的作用和意义。然而，传统的电流传感器及检测装置存在易饱和、精度低、功耗大、结构复杂且造价高等缺点，难以适应智能电网运行、维护和计量的高精度新需求。例如：电流互感器体积大成本高、仅适用于测量工频交流信号，无法测量直流；霍尔电流传感器灵敏度低、温漂大；光纤电流传感器造价高、易受振动影响，难以适应电网复杂环境。针对这些问题，部分学者展开了诸多研究，从硬件电路设计到软件数据校正等方面加以克服或弥补上述各类电流传感器的缺陷。

隧道磁阻(Tunneling Magneto Resistance，TMR)传感技术是继电流磁、各向异性(Anisotropic Magneto Resistance,AMR)和巨磁阻(Giant Magneto Resistance,GMR)技术之后的第四代磁阻传感技术。相较于传统的电流传感器，基于TMR效应的电流传感器具有高灵敏度、体积小、高集成度等优势，是面向智能电网高级量测的下一代电流传感器的主要发展方向。然而，TMR电流传感器中大的磁隧穿结面积在提高了其灵敏度的同时，不可避免的形成了严重的温度漂移问题。已有研究表明，TMR电流传感器的温度漂移系数高达1000ppm/℃。如若不进行正确的温漂补偿，难以满足电流的高精度测量需求。同样TMR电流传感器的高灵敏度也造成了其敏感于外部空间磁场，如实际工程使用中不可忽略的地磁环境，在测量时TMR电流传感器会将空间地磁场一并捕捉。由中国科学院地质与地球物理研究所公开数据显示，我国不同地区的地磁场大小可达到20000nT～50000nT。因此在小电流测量过程中，其对TMR电流传感器的输出结果的影响不容忽略。

发明内容

本发明提供了一种TMR电流传感器温漂与地磁场校正装置及方法，本发明能够使TMR电流传感器大幅度降低对温度以及地磁场的敏感度，详见下文描述：

一种TMR电流传感器温漂与地磁场校正装置，所述装置包括：

信息采集模块：用于采集待测电流以及TMR芯片处的温度，将磁信号转化为电压信号，通过温度传感器芯片将温度信号转化为电压信号；

磁场屏蔽模块：用于将屏蔽筒几何中心位置处的磁场降至外界磁场环境的万分之一；

温度控制模块：用于改变信息采集模块周围测试环境温度；

磁场发生模块：利用高精度恒流源驱动亥姆赫兹线圈以调节磁场的大小，改变亥姆赫兹线圈的角度进而改变产生磁场的角度。

其中，所述亥姆赫兹线圈置于屏蔽筒的几何中心位置，信息采集模块安置于磁场发生模块的几何中心位置。

一种TMR电流传感器温漂与地磁场校正方法，所述方法包括以下步骤：

1)初始化基于改进深度信念网络的TMR电流传感器温漂与地磁场校正模型参数，初始化RBM_l的网络参数；

2)将TMR电流传感器输出、温度传感器输出、地磁场数据分为G组进行分批次训练，取第g组训练集对RBM_l进行训练，并更新RBM_l的网络参数；