[发明专利]一种磁通门电流传感器及其测量方法

权利要求书

1.一种磁通门电流传感器，其特征在于，包括：磁芯、激励信号发生装置和接收信号处理装置；

所述磁芯为由半径不相同的第一半圆环和第二半圆环构成的类圆环结构；所述第一半圆环上缠绕有第一线圈绕组，所述第二半圆环上缠绕有第二线圈绕组；

所述第一线圈绕组、所述第二线圈绕组的输入端分别与所述激励信号发生装置相连接；所述第一线圈绕组的输出端经第一调理电路与接收信号处理装置相连接；所述第二线圈绕组的输出端经第二调理电路与接收信号处理装置相连接。

2.根据权利要求1所述的一种磁通门电流传感器，其特征在于，所述磁芯的材料为坡莫合金1J85。

3.根据权利要求1所述的一种磁通门电流传感器，其特征在于，所述第一半圆环和所述第二半圆环的垂直截面同为矩形或圆形。

4.根据权利要求1所述的一种磁通门电流传感器，其特征在于，所述激励信号发生装置用于在收到接收信号处理装置的反馈信号后，产生高频正弦波和直流合成的电流信号并输出给第一线圈绕组或第二线圈绕组；其中，所述正弦波信号的幅值能够在没有外磁场情况下令磁芯饱和；直流分量为反馈量，且与被测导线的电流所产生的磁场成正比。

5.根据权利要求4所述的一种磁通门电流传感器，其特征在于，所述接收信号处理装置用于接收第一线圈绕组或第二线圈绕组输出并经过隔离放大后的信号，通过数字处理芯片进行数字滤波，再经数字积分电路积分运算后作为反馈信号；数字滤波得到的二次谐波分量经比例运算后得到传感器所测导线的电流量。

6.根据权利要求1所述的一种磁通门电流传感器，其特征在于，所述激励信号发生装置包括：正弦波与直流合成信号发生器和功放电路；所述正弦波与直流合成信号发生器包括数字处理芯片和高速DDS；

所述接收信号处理装置包括：数字处理芯片和信号采样电路。

7.根据权利要求6所述的一种磁通门电流传感器，其特征在于，第一半圆环半径大于第二半圆环；

第一调理电路包括：分压电路和电压跟随器；

第二调理电路包括：分压电路、差分放大电路和电压跟随器；

所述激励信号发生装置和所述接收信号处理装置公用一块数字处理芯片；其中，所述数字处理芯片预设有阈值，当数字滤波后的二次谐波峰值小于所述阈值时第二绕组线圈导通工作，当数字滤波后的二次谐波峰值大于等于所述阈值时第一绕组线圈导通工作。

8.根据权利要求1所述的一种磁通门电流传感器，其特征在于，第一半圆环与第二半圆环的截面积之比为n，第一半圆环的磁通密度与第二半圆环的磁通密度之比为n。

9.根据权利要求1所述的一种磁通门电流传感器，其特征在于，所述磁芯用于工作在“零场”状态。

10.一种权利要求1所述的磁通门电流传感器的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

待测导线中的电流量小于预设值时，第一半圆环和第二半圆中的小半径磁环部分的线圈绕组与激励信号发生装置和接收信号处理装置导通工作，线圈绕组既作为激励线圈又作为感应线圈，大半径磁环部分的线圈绕组输入为高阻态；待测导线中的电流量大于等于预设值时，第一半圆环和第二半圆中的大半径磁环部分的线圈绕组与激励信号发生装置和接收信号处理装置导通工作，线圈绕组既作为激励线圈又作为感应线圈，小半径磁环部分的线圈绕组输入为高阻态；

有线圈绕组导通工作后，激励信号发生装置产生一个高频正弦波和直流合成的电流信号输入到处于工作状态的线圈绕组中，直流分量为反馈量与被测电流所产生的磁场成正比；其中，在不同的线圈绕组工作时，激励信号发生装置所产生的正弦波的频率相同但幅值不同，激励信号发生装置所产生的纯净的正弦波能够恰好使正处于工作状态的磁芯部分处于交变磁饱和状态；

接收信号处理装置接收被激励线圈绕组中的感应信号，感应线圈输出信号经分压电阻再经信号调理电路经隔离放大后采集，采样信号通过数字处理芯片进行数字滤波，再经数字积分电路积分运算后作为反馈信号，由信号发生器产生正弦信号与反馈信号的合成信号使磁芯一直工作在“零场”状态；其中，数字滤波得到的二次谐波分量经比例运算后得到传感器所测量导线中的电流量。