一种多点多载波校正系统及校正方法与流程

本发明涉及多载波校正领域，具体为一种多点多载波校正系统及校正方法。

背景技术：

霍尔效应定义了磁场和感应电压之间的关系，当电流通过一个位于磁场中的导体的时候，磁场会对导体中的电子产生一个垂直于电子运动方向上的作用力，从而在垂直于导体与磁感线的两个方向上产生电势差。霍尔传感器通过检测磁场变化，转变为电信号输出，可用于检测附近导体中的电流强度。

由于基于磁场检测电流传感器无法分辨外界环境磁场与特定导体中电流产生的磁场，一般会采用多个霍尔传感器同时检测，然后通过特定算法来抑制环境磁场，从而获得较为准确的电流产生的磁场强度。同时，由于霍尔传感器的精度容易受到外界环境，如：温度、封装应力等影响，对霍尔器件进行连续时间校正成为提高电流传感器传感精度的最佳方案。

传统的霍尔传感器连续时间校正结构如图1所示，其中100是芯片内置线圈，可以用来发生标准幅度的磁场；101为外部电流所引发的待测磁场；102、103为两个几何尺寸完全一样的霍尔传感器；104与105是两个放大倍数完全一样的模拟信号放大器；106为信号处理器，既可以以模拟方式也可以以数字方式工作，其功能为测量100产生的标准幅度磁场为102所感应的模拟信号，并与事先存储的标准信号进行比对与处理。从而获得校正信号；然后对103进行校正，从而获得较高精度的电流传感器。同时，由于使用了并行的通路，以上校正方法可以与对待测磁场的检测同时进行，即：可以保证连续时间校正。

可以证明，以上校正方式可以有效实施的前提是：

102、103为两个完全一样的霍尔传感器，对同一个磁场激励会有完全相同的感应信号输出；

外界环境因素，如：温度、湿度及封装应力对于102、103的影响完全一致；

104、105的放大倍数不存在差异；

但实际上，在电流传感器中，通常需要两个或两个以上霍尔传感器对带电导体所引发的磁场进行测量，从而能用算法对环境磁场进行抑制。在这种情况下，由于霍尔传感器的间距较大，以上传统校正方式的前提将不再成立。

技术实现要素：

针对上述不能实现连续时间校正、传感精度低的问题，本发明提供了一种多点多载波校正系统及校正方法，其能够方便实现对霍尔传感器的连续时间校正，提高传感精度。

其技术方案是这样的：一种多点多载波校正系统，其包括激励线圈、霍尔传感器和信号处理器，所述霍尔传感器感应所述激励线圈的激励信号，其特征在于，所述激励线圈与所述霍尔传感器数量均为n个，n为大于或等于2的整数，所述激励线圈与所述霍尔传感器一一对应，所有的所述霍尔传感器的输出端各自连接模拟放大器的一个输入端，所述模拟放大器的输出端连接信号处理器，所述信号处理器输出检测信号和校正信号，所述校正信号送至对应的所述霍尔传感器进行校正，所述检测信号为最终输出信号，每个所述激励线圈产生的激励信号为标准幅度的直流信号经过方波调制后的信号，且频率各不相同，每个所述霍尔传感器的内部激励信号响应和待测磁场响应都分布在不同的频段上。

其进一步特征在于，所述模拟放大器包括加/减法器和放大器；

所述信号处理器包括n个解调器、n+1个滤波器和信号校正模块，每个所述霍尔传感器分别对应一个所述解调器和所述滤波器。

一种多点多载波校正方法，其特征在于，其包括以下步骤：

（1）将n个霍尔传感器一一对应n个激励线圈，并分别感应激励信号，n为大于等于2的整数，每个激励线圈产生的激励信号为标准幅度的直流信号经过方波调制后的信号，且频率各不相同，每个霍尔传感器的内部激励信号响应和待测磁场响应都分布在不同的频段上；

（2）将步骤（1）中感应到的所有激励信号送至模拟放大器中运算处理得到放大信号；

（3）将步骤（2）中放大信号送至信号处理器进行处理得到检测信号和校正信号，校正信号送至对应的霍尔传感器进行校正，检测信号为最终输出信号。

其进一步特征在于，步骤（2）中模拟放大器中的运算处理包括将所有激励信号经过加法器处理后放大或者将所有激励信号经过减法器处理后放大；

步骤（3）中信号处理器对步骤（2）中的放大信号中的激励信号进行解调后通过滤波器和信号校正模块得到校正信号，对放大信号中的待测磁场响应直接经过滤波器和信号处理模块得到检测信号。

采用本发明的的校正系统和校正方法后，将每个霍尔传感器的内部激励信号响应和待测磁场响应都分布在不同的频段上，使连续监测霍尔传感器状态成为可能，采用一个模拟放大器放大所有的标准激励信号响应及外部待测信号响应，排除了不同放大器放大倍数差异引起的误差，提高传感精度，同时也极大地减小了电路复杂性和面积。

附图说明

图1为现有技术原理框图；

图2为本发明原理框图；

图3为频率分布示意图；

图4为信号处理器内部原理框图。

具体实施方式

以下具体举例说明：

见图2至图4所示，一种多点多载波校正系统，其包括三个激励线圈201、202、203、三个霍尔传感器204、205、206和一个信号处理器210，霍尔传感器204、205、206分别感应激励线圈201、202、203的激励信号，激励线圈204、205、206与霍尔传感器201、202、203一一对应，霍尔传感器204、205、206的输出端各自连接模拟放大器207的一个输入端，模拟放大器207的输出端连接信号处理器210，信号处理器210输出检测信号211和校正信号，校正信号分别送至对应的霍尔传感器进行校正，检测信号211为最终输出信号，每个激励线圈产生的激励信号为标准幅度的直流信号经过方波调制后的信号，且频率各不相同，每个霍尔传感器的内部激励信号响应和待测磁场响应都分布在不同的频段上。模拟放大器包括加法器和放大器的组合或者是减法器和放大器的组合，根据实际需求可以选择。信号处理器210包括三个解调器、四个滤波器和信号校正模块，每个霍尔传感器分别对应一个解调器和滤波器。激励线圈201对应的频率为f1，激励线圈202对应的频率为f2，激励线圈203对应频率为fn，这些频率各不相同，可以选择如下方案：f2=2*f1，fn=n*f1，以此类推，参考图3，这样每一个霍尔器件的内部激励信号响应都分布在不同的频段上。同样地，每一个霍尔器件对于待测磁场的响应则分布在低频（也可以用调制的方法调制到其它频率）。以上信号在频域是互相隔离的，所以可以通过同一个模拟放大器207进行处理

一种多点多载波校正方法，其包括以下步骤：

（1）将n个霍尔传感器一一对应n个激励线圈，并分别感应激励信号，n为大于等于2的整数，每个激励线圈产生的激励信号为标准幅度的直流信号经过方波调制后的信号，且频率各不相同，每个霍尔传感器的内部激励信号响应和待测磁场响应都分布在不同的频段上；

（2）将步骤（1）中感应到的所有激励信号送至模拟放大器中运算处理得到放大信号；

（3）将步骤（2）中放大信号送至信号处理器进行处理得到检测信号和校正信号，校正信号送至对应的霍尔传感器进行校正，检测信号为最终输出信号。

步骤（2）中模拟放大器中的运算处理包括将所有激励信号经过加法器处理后放大或者将所有激励信号经过减法器处理后放大；

步骤（3）中信号处理器对步骤（2）中的放大信号中的激励信号进行解调后通过滤波器和信号校正模块得到校正信号，对放大信号中的直流信号直接经过滤波器和信号校正模块得到检测信号。

信号处理器210的内部功能框图如图4所示，内部可以是模拟方式，也可以是数字方式，本实施例为模拟方式。由模拟放大器207处理过的信号经过一系列解调器，分别被f1~fn解调为响应的激励信号响应（对应于激励线圈201、202、203），通过对激励响应信号与存储的标准激励信号响应进行比对，从而给出当前时刻各个霍尔传感器通路上的误差，通过校正算法产生校正信号，分别对激励线圈201、202、203进行校正。而待测磁场响应则经过简单的低通滤波被分离出来直接输出检测信号211。