一种基于磁电效应的电流传感器的制作方法

本申请涉及电流传感器，特别是涉及一种基于磁电效应的电流传感器。

背景技术：

1、随着科技的进步，各种电力系统频繁出现。

2、电流作为电力系统中最基本的物理量之一，在智能电网、电力行业、日常生活中扮演着重要角色，对于电流的变化量的检测具有重要意义。近年来，基于磁电效应的电流传感器具有灵敏度高、重量轻、功耗低、耐久度高等优点，通过基于磁电效应的电流传感器对电流的变化量进行检测，在科学研究以及工程中受到了广泛应用。

3、目前的基于磁电效应的电流传感器，通过获取待测电流产生的磁场，根据获取到的磁场对待测电流的电流变化量进行检测。例如，若待测电流过大，则待测电流产生的磁场也会变大，可以通过这种电流与磁场之间的关系测量电流变化量。

4、但是，现有的电流变化量的测量方式存在准确度较低的问题。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高检测到的电流变化量的准确性的一种基于磁电效应的电流传感器。

2、第一方面，本申请提供了一种电流传感器。该电流传感器包括电磁感应回路、磁电转换器、放大电路和设置在该电磁感应回路上的第一线圈；该放大电路分别与该磁电转换器和该第一线圈连接；

3、该电磁感应回路，用于感应待测电流产生的第一磁场；

4、该磁电转换器，用于将该电磁感应回路感应到的该第一磁场转换为第一电压信号；

5、该放大电路，用于根据该第一电压信号生成第一电流信号；

6、该第一线圈，用于根据该第一电流信号生成第二磁场，且输出第二电流信号；该第二磁场的方向与该第一磁场的方向相反，该第二电流信号用于确定该待测电流的电流变化量。

7、在其中一个实施例中，该磁电转换器包括层叠设置的磁致伸缩材料和压电转换电路；

8、该磁致伸缩材料，用于在该第一磁场的作用下产生压力；

9、该压电转换电路，用于将该压力转化为该第一电流信号。

10、在其中一个实施例中，该压电转换电路包括压电材料、第一柔性电路板、第二柔性电路板；该压电材料位于该第一柔性电路板和该第二柔性电路板之间，该第二柔性电路板贴合于该磁致伸缩材料，该第一柔性电路板和该第二柔性电路板分别与该放大电路连接；

11、该压电材料，用于根据该磁致伸缩材料产生的压力生成第一电压信号；

12、该第一柔性电路板和该第二柔性电路板，用于将第一电压信号发送给该放大电路。

13、在其中一个实施例中，该磁电转换器包括与该第一柔性电路板连接的压电驱动器；

14、该压电驱动器，用于调整该磁致伸缩材料和该压电转换电路的谐振频率。

15、在其中一个实施例中，该电流传感器还包括谐振频率检测电路；

16、该谐振频率检测电路，用于对该磁电转换器进行频率检测，得到该磁电转换器的谐振频率；该磁电转换器的谐振频率用于生成携带目标谐振频率的调节指令；

17、该压电驱动器，用于根据该调节指令将该磁致伸缩材料和该压电转换电路调整至该目标谐振频率。

18、在其中一个实施例中，该谐振频率检测电路包括信号发生器、第一功率放大器和设置在电磁感应回路上的第二线圈；该第一功率放大器分别与该信号发生器和该第二线圈连接；

19、该信号发生器，用于向该第一功率放大器输出检测电压信号；

20、第一功率放大器，用于根据该检测电压信号进行功率放大以生成检测电流信号；

21、该第二线圈，用于并根据该检测电流信号产生第三磁场；

22、该电磁感应回路，用于将该第三磁场传递至该磁电转换器，以驱动该磁电转换器产生谐振。

23、在其中一个实施例中，该磁电转换器包括第一永磁体和第二永磁体，该第一永磁体位于该磁致伸缩材料的第一端，该第二永磁体位于该磁致伸缩材料的第二端。

24、在其中一个实施例中，该放大电路包括运算放大电路和第二功率放大器；该运算放大器分别与该磁电转换器和该第二功率放大器连接；该第二功率放大器还与该第一线圈连接；

25、该运算放大电路，用于将第一电压信号按照预设比例进行放大，生成第二电压信号；

26、该第二功率放大器，用于对该第二电压信号进行功率放大以生成该第一电流信号。

27、第二方面，本申请还提供了一种电子设备，该电子设备包括如第一方面所述的电流传感器。

28、第三方面，本申请还提供了一种电流传感方法，应用于如第一方面所述的电流传感器，该方法包括：

29、感应待测电流产生的第一磁场；

30、将该第一磁场转换为第一电压信号；

31、根据该第一电压信号生成第一电流信号；

32、根据该第一电流信号生成第二磁场，且输出第二电流信号；该第二磁场的方向与该第一磁场的方向相反，该第二电流信号用于确定该待测电流的电流变化量。

33、上述基于磁电效应的电流传感器，电流传感器包括电磁感应回路、磁电转换器、放大电路和设置在电磁感应回路上的第一线圈；放大电路分别与磁电转换器和第一线圈连接；电磁感应回路感应到待测电流产生的第一磁场；磁电转换器将电磁感应回路感应到的该第一磁场转换为第一电压信号后传输给放大电路；放大电路根据第一电压信号生成第一电流信号，使得第一线圈根据第一电流信号生成第二磁场，且输出第二电流信号，可以根据第二电流信号确定待测电流的电流变化量。传统的基于磁电效应的电流传感器，通过获取待测电流产生的磁场，根据获取到的磁场对待测电流的电流变化量进行检测，但是，若待测电流过大，则待测电流产生的磁场也会变大，电流传感器内的磁电材料在磁场过大的情况下会产生磁饱和现象，此时，由于磁饱和现象的影响，磁电材料获取到的待测电流的磁场也会受到影响，进而会使电流传感器检测到的电流变化量的准确度降低。本申请中，通过在电流传感器中设置第一线圈，由于第一线圈可以生成与第一磁场方向相反的第二磁场，减小了电磁感应回路中的磁场强度，削弱了电磁感应回路出现的磁饱和现象，从而提高了检测到的待测电流的电流变化量的准确性。

技术特征：

1.一种基于磁电效应的电流传感器，其特征在于，所述电流传感器包括电磁感应回路、磁电转换器、放大电路和设置在所述电磁感应回路上的第一线圈；所述放大电路分别与所述磁电转换器和所述第一线圈连接；

2.根据权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，所述磁电转换器包括层叠设置的磁致伸缩材料和压电转换电路；

3.根据权利要求2所述的电流传感器，其特征在于，所述压电转换电路包括压电材料、第一柔性电路板、第二柔性电路板；所述压电材料位于所述第一柔性电路板和所述第二柔性电路板之间，所述第二柔性电路板贴合于所述磁致伸缩材料，所述第一柔性电路板和所述第二柔性电路板分别与放大电路连接；

4.根据权利要求3所述的电流传感器，其特征在于，所述磁电转换器包括与所述第一柔性电路板连接的压电驱动器；

5.根据权利要求4所述的电流传感器，其特征在于，所述电流传感器还包括谐振频率检测电路；

6.根据权利要求5所述的电流传感器，其特征在于，所述谐振频率检测电路包括信号发生器、第一功率放大器和设置在电磁感应回路上的第二线圈；所述第一功率放大器分别与所述信号发生器和所述第二线圈连接；

7.根据权利要求2所述的电流传感器，其特征在于，所述磁电转换器包括第一永磁体和第二永磁体，所述第一永磁体位于所述磁致伸缩材料的第一端，所述第二永磁体位于所述磁致伸缩材料的第二端。

8.根据权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，所述放大电路包括运算放大电路和第二功率放大器；所述运算放大电路分别与所述磁电转换器和所述第二功率放大器连接；所述第二功率放大器还与所述第一线圈连接；

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1-8任一项所述的电流传感器。

10.一种电流传感方法，其特征在于，应用于如权利要求1-8任一项所述的电流传感器，所述方法包括：

技术总结
本申请涉及一种基于磁电效应的电流传感器。电流传感器包括电磁感应回路、磁电转换器、放大电路和设置在电磁感应回路上的第一线圈；放大电路分别与磁电转换器和第一线圈连接；电磁感应回路，用于感应待测电流产生的第一磁场；磁电转换器，用于将电磁感应回路感应到的第一磁场转换为第一电压信号；放大电路，用于根据第一电压信号生成第一电流信号；第一线圈，用于根据第一电流信号生成第二磁场，且输出第二电流信号；第二磁场的方向与第一磁场的方向相反，第二电流信号用于确定待测电流的电流变化量。提高了检测到的待测电流的电流变化量的准确性。

技术研发人员：田兵,李鹏,刘仲,王志明,吕前程,林跃欢,尹旭,张佳明,刘胜荣,李立浧,韦杰,谭则杰
受保护的技术使用者：南方电网数字电网研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12