一种电流传感装置和磁调制方法与流程

本发明总地涉及电流检测领域，更具体地涉及一种电流传感装置和磁调制方法。

背景技术：

1、磁调制技术是一种高精度的磁场测量技术，电流传感是磁调制技术最重要的应用领域之一。传统的交流互感技术通过初级和次级线圈的互感实现电流检测，当被测电流为直流或拥有直流分量时，交流互感技术不能有效检出被测电流。霍尔传感器是另一种磁场检测技术，也被应用于电流检测。霍尔传感器利用霍尔原理测量被测电流所产生的磁场。虽然该技术能够检测直流，但其精度相比磁调制技术更低，主要被应用于一些低精度的应用场合。

2、典型的磁调制系统主要由互感器、激励驱动电路、激励控制电路和检出电路构成。激励控制电路通过一定的策略，控制激励驱动电路驱动互感器，使互感器的磁芯在正负饱和区内振荡，使包括直流分量在内的被测信号与激励信号叠加在一起并得以显现出来，此过程为调制过程。检出电路通过一定的策略，将同时混有被测信号和激励信号的波形进行处理，从中剔除激励信号以获得被测信号，此过程为解调过程。磁调制技术的本质，就是利用磁材料的饱和特性，通过调制-解调技术以获得原本不能直接获得的信息。

3、磁调制系统最主要的差别体现在激励控制电路如何使互感器的磁芯在正负饱和区之间振荡。目前的磁调制激励方法存在简单方法精度差功耗高、复杂方法易受干扰且实施困难等问题。

技术实现思路

1、在
技术实现要素：
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本技术的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

2、本发明实施例一方面提供了一种电流传感装置，所述装置包括：

3、磁芯，承载被测电流信号的导体穿过所述磁芯；

4、次级线圈，绕设在所述磁芯上；

5、采样电阻，与所述次级线圈串联，用于提供与激励电流对应的采样电压信号；

6、激励控制电路，连接所述采样电阻，用于根据所述采样电压信号生成浮动翻转阈值信号，并根据所述采样电压信号与所述浮动翻转阈值信号的比较结果输出激励极性信号；

7、激励驱动电路，连接所述激励控制电路和所述次级线圈，用于对所述次级线圈施加激励驱动信号，并根据所述激励控制电路输出的所述激励极性信号翻转所述激励驱动信号的极性，使所述磁芯在正向饱和点和负向饱和点之间振荡。

8、在一个实施例中，所述根据所述采样电压信号生成浮动翻转阈值信号，包括：

9、根据所述采样电压信号得到中心偏置值；

10、根据饱和深度设置值与所述中心偏置值之差或所述饱和深度设置值与所述中心偏置值之和计算翻转阈值，以生成所述浮动翻转阈值信号。

11、在一个实施例中，所述根据所述采样电压信号得到中心偏置值，包括：

12、对所述采样电压信号进行低通滤波，根据所述低通滤波的结果得到所述中心偏置值。

13、在一个实施例中，所述根据所述采样电压信号得到中心偏置值，包括：

14、根据当前周期的所述采样电压信号得到当前周期的所述中心偏置值，或者，

15、根据历史周期的采样电压信号得到当前周期的所述中心偏置值。

16、在一个实施例中，所述根据当前周期的所述采样电压信号得到当前周期的所述中心偏置值，包括：

17、根据当前周期的所述采样电压信号固定时刻值、平均值或积分值得到当前周期的所述中心偏置值；

18、所述根据历史周期的采样电压信号得到当前周期的所述中心偏置值，包括：

19、根据历史周期的所述采样电压信号固定时刻值、平均值或积分值得到当前周期的所述中心偏置值。

20、在一个实施例中，所述激励控制电路包括滤波器，所述滤波器连接所述采样电阻，用于对所述采样电压信号进行滤波，得到滤波信号，所述滤波信号为模拟信号；

21、所述激励控制电路根据所述滤波信号生成所述浮动翻转阈值信号。

22、在一个实施例中，所述滤波器包括低通滤波器，所述滤波信号包括低通滤波信号；所述激励控制电路还包括阈值控制器、比较器和触发器，其中：

23、所述阈值控制器连接所述低通滤波器，用于根据所述低通滤波信号、激励极性信号以及饱和深度设置信号生成所述浮动翻转阈值信号；

24、所述比较器连接阈值控制器，用于根据所述采样电压信号、所述浮动翻转阈值信号和所述激励极性信号，在所述采样电压信号达到所述浮动翻转阈值信号时输出翻转请求信号；

25、所述触发器连接所述比较器，用于根据所述翻转请求信号输出所述激励极性信号。

26、在一个实施例中，所述激励控制电路包括模数转换器和数字处理器，所述模数转换器连接所述采样电阻，所述数字处理器连接所述模数转换器；

27、所述模数转换器用于将所述采样电压信号转换为离散的采样数据，所述数字处理器用于对所述采样数据进行数字处理，结合饱和深度设置信号以得到所述浮动翻转阈值信号。

28、在一个实施例中，所述数字处理器的数字处理频率高于所述模数转换器的模数转换频率。

29、在一个实施例中，所述数字处理器包括升采样电路、浮动阈值计算电路和翻转控制器；

30、所述升采样电路用于对所述采样数据进行插值，以得到插值数据；

31、所述浮动阈值计算电路连接所述升采样电路，用于根据所述插值数据和所述饱和深度设置信号得到所述浮动翻转阈值信号；

32、所述翻转控制器连接所述浮动阈值计算电路，用于在翻转屏蔽时间外，根据所述浮动翻转阈值信号与所述插值数据的比较结果输出所述激励极性信号。

33、在一个实施例中，所述插值包括根据第一计算周期获得的第一采样数据和第二计算周期获得的第二采样数据进行插值，以得到至少一个第三计算周期对应的插值数据，所述第三计算周期位于所述第一计算周期和所述第二计算周期之间。

34、在一个实施例中，所述插值包括基于至少一个计算周期获得的采样数据的一阶导数或二阶导数进行插值。

35、在一个实施例中，所述模数转换器还连接所述翻转控制器，所述翻转控制器还用于在所述激励极性信号发生翻转时向所述模数转换器输出采样同步信号，以同步所述模数转换器。

36、本发明实施例第二方面提供一种磁调制方法，所述方法用于电流传感装置，所述电流传感装置包括磁芯、绕设在所述磁芯上的次级线圈以及与所述次级线圈串联的采样电阻；所述方法包括：

37、采集所述采样电阻上的与激励电流对应的采样电压信号；

38、根据所述采样电压信号生成浮动翻转阈值信号；

39、根据所述采样电压信号与所述浮动翻转阈值信号的比较结果输出激励极性信号；

40、对所述次级线圈施加激励驱动信号，并根据所述激励极性信号翻转所述激励驱动信号的极性，使所述磁芯在正向饱和点和负向饱和点之间振荡。

41、在一个实施例中，所述根据所述采样电压信号生成浮动翻转阈值信号，包括：

42、对所述采样电压信号进行滤波，得到滤波信号，所述滤波信号为模拟信号；

43、根据所述滤波信号生成所述浮动翻转阈值信号。

44、在一个实施例中，所述根据所述采样电压信号生成浮动翻转阈值信号，包括：

45、将所述采样电压信号转换为离散的采样数据，对所述采样数据进行数字处理，以得到所述浮动翻转阈值信号。

46、在一个实施例中，所述对所述采样数据进行数字处理，结合饱和深度设置信号以得到所述浮动翻转阈值信号，包括：

47、对所述采样数据进行插值，以得到插值数据；

48、根据所述插值数据和所述饱和深度设置信号得到所述浮动翻转阈值信号；

49、所述根据所述采样电压信号与所述浮动翻转阈值信号的比较结果输出激励极性信号，包括：在翻转屏蔽时间外，根据所述浮动翻转阈值信号与所述插值数据的比较结果输出所述激励极性信号。

50、本发明实施例的电流传感装置和磁调制方法能够通过较为简单的电路精度高、功耗低、频率响应好的磁调制效果。