磁平衡电流传感器是一种广泛应用于轨道交通领域用以监控列车运行状况的电流测量器件。基于场路耦合的工作方式使得其组成结构中同时包括了磁芯、线圈等磁路部分,以及霍尔元件、电路板等电路部分。磁平衡电流传感器的整体性能与磁路和电路紧密相关,独立设计这两个部分往往很难实现匹配、达到最佳性能。因此在传感器的前期设计阶段,必须将磁路与电路综合考虑、联合仿真,才能设计出满足高精度要求的实际产品。基于此,本文提出了一种基于磁标势体积分方程磁路SPICE建模的场路联合仿真方法。这种方法不仅能够实现对整个传感器工作过程的动态联合仿真,而且能够真实模拟传感器在实际工作中存在的非线性失真等瞬态效应,因此能够直接应用到实际工程中用来指导、优化和检验产品的设计。本文的主要研究内容如下:首先,对线圈、磁芯等磁路部分建立了精确的全波电磁仿真模型,开发了基于磁标势体积分方程矩量法的场仿真算法和软件,提取得到了描述磁路电磁分布特性的矩阵方程和相关矩阵。这些场仿真数据作为磁路的等效电路参数将被用来构建磁路的等效电路模型。其次,在场仿真的基础上,研究了基于SPICE模型的磁路建模方案。场仿真提取得到矩阵数据作为磁路的等效电路参数被直接翻译成了电路模型,而磁路中的场矩阵方程也被转换为了电路中的基尔霍夫电压方程。这种将磁路直接电路化的方式,保证了后续电路仿真仍然具备全波精度。电路化后的磁路可以十分方便地通过受控源等电路元器件建立起对应的SPICE电路模型,最终我们可以得到以电路形式统一的传感器场路联合仿真模型,利用SPICE求解器即可完成传感器的场路联合仿真。这种在电路中求解电磁方程的方式使得场路之间是一种动态联合关系,信号在磁路与电路中的瞬态效应都可以被准确模拟。最后,针对场路联合仿真耗时过长、效率过低这一缺陷,本文研究了几种高效方法来加速仿真,主要包括矩阵精简、矩阵稀疏化和磁路对称性计算。这些方法通过简化磁路的场方程和场矩阵,最终简化磁路SPICE电路模型,从而实现快速仿真。在经过高效方法处理后,这种基于磁标势体积分方程的场路联合仿真方法可以直接用于优化和指导产品的前期设计。