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目前电流检测技术得到广泛应用,无论是基础科学还是应用科学研究等领域都离不开电流检测。电流传感器实现方式有多种,性能差异也很大,其中零磁通电流传感器不仅可以测直流也可以测交流,而且在高精度测量方面也是不二选择。国外在这方面处于垄断地位,我国却尚未获得突破,高精度电流传感器主要还是依赖进口,购买周期长,价格高,因此研发高性能电流传感器具有重要意义。为了充分发挥数字信号处理器及微控制器的优势,达到智能化及面向用户等特点,有必要开展高精度高稳定数字化电流传感器研究。
当在初级线圈上加待测电流信号时,磁化电流波形发生变化,正半周期和负半周期一个增大一个减小,由相敏检波电路检出偏差信号,此信号差值将随初级线圈被测电流的变化而变化,将其放大并通过数字化反馈电路产生补偿电流,送至补偿线圈,从而使磁芯上产生大小相等、方向相反的磁通,与初级线圈电流产生的磁通量相互抵消达到平衡,满足待测电流与补偿电流的安匝数相等。
数字化零磁通电流传感器基于零磁通电流传感器设计并改进,通过调制方波信号的激励作用,产生磁化电流。数字化反馈可以提高抗干扰能力与操作的简易性、直观性,充分发挥数字信号处理器及微控制器的优势,使所设计的数字化电流传感器达到高技术指标,具有面向用户、提高集成度等显著优点,为实现智能化电流传感器的优化设计创造有利条件。
实验结果显示,数字化电流传感器的频率响应为DC-10KHZ,线性度为45ppm,分辨率为10ppm,稳定度约为80ppm,证明了数字化过程是可以实现的,且满足了一般的技术应用。
由于实验条件及时间的限制,样机电路设计、测试项目与数据分析还不够全面,有待在电路和软件上进一步改进,例如,如何在数字化传感器硬件上增加快速补偿电路,如何提升分辨率和稳定度等核心指标等,还需在后期的工作中进一步完善。