Tmr電流傳感器及電流檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種TMR電流傳感器，包括：被測(cè)電流導(dǎo)線、兩個(gè)TMR敏感元和差分放大電路。兩個(gè)TMR敏感元的感應(yīng)方向相同，當(dāng)存在外部干擾磁場(chǎng)時(shí)，兩個(gè)TMR敏感元會(huì)產(chǎn)生同相信號(hào)，將兩個(gè)TMR敏感元的輸出電壓信號(hào)進(jìn)行差分處理后，兩個(gè)同相的外部干擾信號(hào)會(huì)抵消，實(shí)現(xiàn)對(duì)外部干擾磁場(chǎng)的屏蔽。本發(fā)明還公開了一種采用TMR電流傳感器的電流檢測(cè)方法。本發(fā)明通過較小的體積就能實(shí)現(xiàn)對(duì)較大磁場(chǎng)干擾的屏蔽，能夠減少傳感器的體積和成本；本發(fā)明僅通過調(diào)節(jié)TMR敏感元的敏感度或TMR敏感元之間的距離就能實(shí)現(xiàn)信噪比的調(diào)節(jié)，信噪比調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單方便，作用更明顯，效率更高。
【專利說明】TMR電流傳感器及電流檢測(cè)方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電流傳感器，特別是涉及一種隧道磁阻效應(yīng)(TMR)電流傳感器，本發(fā)明還涉及一種采用TMR電流傳感器的電流檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]TMR技術(shù)是最新的磁傳感技術(shù)，其靈敏度遠(yuǎn)高于Hall效應(yīng)(霍爾效應(yīng))等技術(shù)。TMR效應(yīng)是指在由第一鐵磁金屬、絕緣層和第二鐵磁金屬組成的疊層結(jié)構(gòu)中，從第一鐵磁金屬到第二鐵磁金屬之間的電阻和第一鐵磁金屬和第二鐵磁金屬之間的磁化取向有關(guān)，當(dāng)?shù)谝昏F磁金屬和第二鐵磁金屬之間的磁化取向平行排列時(shí)，從第一鐵磁金屬到第二鐵磁金屬之間的電阻較低；當(dāng)?shù)谝昏F磁金屬和第二鐵磁金屬之間的磁化取向反平行排列時(shí)，從第一鐵磁金屬到第二鐵磁金屬之間的電阻較高。
[0003]當(dāng)把第一鐵磁金屬和第二鐵磁金屬之中的一個(gè)設(shè)定為磁化取向固定的參考鐵磁層、而另一個(gè)設(shè)定為磁化取向可以隨外部磁場(chǎng)自由變化的自由鐵磁層后，通過外界的磁場(chǎng)的改變可以改變第一鐵磁金屬和第二鐵磁金屬之間的電阻。
[0004]TMR電流傳感器就是采用包括上述參考鐵磁層和自由鐵磁層的TMR敏感元來實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)的感應(yīng)。由于電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng),所以當(dāng)TMR電流傳感器的TMR敏感元放置在電流導(dǎo)線附件產(chǎn)生的磁場(chǎng)中時(shí)，就能對(duì)該磁場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)并通過所檢測(cè)的磁場(chǎng)值得到導(dǎo)線流過的電流大小。
[0005]相對(duì)于現(xiàn)有的利用Hall電流傳感器，TMR電流傳感器不需要采用大尺寸的軟磁材料或多匝線圈的方式聚磁，可以實(shí)現(xiàn)更小尺寸，更低成本的電流傳感器。
[0006]由于TMR的高靈敏度，使電流傳感器也很容易受到外部磁場(chǎng)的干擾。參考目前應(yīng)用最廣泛的Hall電流傳感器，通常通過外加磁屏蔽和增加被測(cè)電流匝數(shù)的方式來提高其信噪比；其中外加磁屏蔽是用來減小外部磁場(chǎng)影響，效`果取決于屏蔽材料及厚度；增加被測(cè)電流匝數(shù)是用來增加信號(hào)磁場(chǎng)，效果取決于電流匝數(shù)。所以采用上述提高其信噪比的方法要達(dá)到理想的結(jié)果都必須大幅增加傳感器的尺寸與成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種TMR電流傳感器，通過較小的體積就能實(shí)現(xiàn)對(duì)較大磁場(chǎng)干擾的屏蔽，能夠減少傳感器的體積和成本，信噪比調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單方便、效率高。為此，本發(fā)明還提供一種采用TMR電流傳感器的電流檢測(cè)方法。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的TMR電流傳感器包括:被測(cè)電流導(dǎo)線、第一TMR敏感元、第二 TMR敏感元以及差分放大電路。
[0009]所述被測(cè)電流導(dǎo)線為一直線結(jié)構(gòu)。
[0010]所述第一 TMR敏感元設(shè)置于靠近所述被測(cè)電流導(dǎo)線的位置處、且所述第一 TMR敏感元感應(yīng)方向和所述被測(cè)電流導(dǎo)線的電流方向垂直，所述第一 TMR敏感元用于對(duì)所述被測(cè)電流導(dǎo)線的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng)并產(chǎn)生第一輸出電壓。[0011]所述第二 TMR敏感元設(shè)置于遠(yuǎn)離所述被測(cè)電流導(dǎo)線的位置處、且該位置處所述被測(cè)電流導(dǎo)線的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)要比所述第一 TMR敏感元位置處的所述被測(cè)電流導(dǎo)線的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)小10倍以上；所述第一 TMR敏感元和所述第二 TMR敏感元的感應(yīng)方向相同，所述第二 TMR敏感元用于對(duì)外部干擾磁場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng)并產(chǎn)生第二輸出電壓。
[0012]所述第一輸出電壓和所述第二輸出電壓都輸入到所述差分放大電路中，所述差分放大電路輸出去除了外部干擾磁場(chǎng)的測(cè)試信號(hào)。
[0013]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述TMR電流傳感器還包括一個(gè)用于調(diào)節(jié)所述第二 TMR敏感元的靈敏度的運(yùn)算放大器電路，通過調(diào)節(jié)所述第二 TMR敏感元的靈敏度使所述第一輸出電壓中的外部干擾磁場(chǎng)產(chǎn)生的第一外部干擾信號(hào)和所述第二輸出電壓中的外部干擾磁場(chǎng)產(chǎn)生的第二外部干擾信號(hào)的值接近來提高所述測(cè)試信號(hào)的信噪比。
[0014]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的TMR電流傳感器包括:被測(cè)電流導(dǎo)線、第一TMR敏感元、第二 TMR敏感元以及差分放大電路。
[0015]所述被測(cè)電流導(dǎo)線為一 U型結(jié)構(gòu)；所述被測(cè)電流導(dǎo)線的U型結(jié)構(gòu)的第一直線端和第二直線端之間的距離為5毫米?20毫米。
[0016]所述第一 TMR敏感元設(shè)置于靠近所述被測(cè)電流導(dǎo)線的U型的第一直線端的位置處、且所述第一 TMR敏感元感應(yīng)方向和所述被測(cè)電流導(dǎo)線的U型的第一直線端的電流方向垂直，所述第一 TMR敏感元用于對(duì)所述被測(cè)電流導(dǎo)線的U型的第一直線端的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng)并產(chǎn)生第一輸出電壓。
[0017]所述第二 TMR敏感元設(shè)置于靠近所述被測(cè)電流導(dǎo)線的U型的第二直線端的位置處、且所述第一 TMR敏感元和所述第二 TMR敏感元的感應(yīng)方向相同,所述第二 TMR敏感元用于對(duì)所述被測(cè)電流導(dǎo)線的U型的第二直線端的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng)并產(chǎn)生第二輸出電壓。
[0018]所述第一輸出電壓和所述第二輸出電壓都輸入到所述差分放大電路中，所述差分放大電路輸出去除了外部干擾磁場(chǎng)的測(cè)試信號(hào)。
[0019]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述第一 TMR敏感元和所述第二 TMR敏感元之間的距離能夠調(diào)節(jié)，所述第一 TMR敏感元和所述第二 TMR敏感元的之間的距離越接近，所述第一輸出電壓中的外部干擾磁場(chǎng)產(chǎn)生的第一外部干擾信號(hào)和所述第二輸出電壓中的外部干擾磁場(chǎng)產(chǎn)生的第二外部干擾信號(hào)的值也越接近，所述測(cè)試信號(hào)的信噪比越高。
[0020]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述第一 TMR敏感元和所述第二 TMR敏感元之間的距離的調(diào)節(jié)范圍為I毫米?20毫米。
[0021]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的采用TMR電流傳感器的電流檢測(cè)方法包括如下步驟:
[0022]步驟一、被測(cè)電流導(dǎo)線為一直線結(jié)構(gòu)，將第一 TMR敏感元設(shè)置于靠近所述被測(cè)電流導(dǎo)線的位置處、且所述第一 TMR敏感元感應(yīng)方向和所述被測(cè)電流導(dǎo)線的電流方向垂直；用所述第一 TMR敏感元對(duì)所述被測(cè)電流導(dǎo)線的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng)并產(chǎn)生第一輸出電壓。
[0023]步驟二、所述第二 TMR敏感元設(shè)置于遠(yuǎn)離所述被測(cè)電流導(dǎo)線的位置處、且該位置處所述被測(cè)電流導(dǎo)線的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)要比所述第一 TMR敏感元位置處的所述被測(cè)電流導(dǎo)線的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)小10倍以上；所述第一 TMR敏感元和所述第二 TMR敏感元的感應(yīng)方向相同，所述第二 TMR敏感元對(duì)外部干擾磁場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng)并產(chǎn)生第二輸出電壓。
[0024]步驟三、所述第一輸出電壓和所述第二輸出電壓都輸入到所述差分放大電路中進(jìn)行差分運(yùn)算并輸出去除了外部干擾磁場(chǎng)的測(cè)試信號(hào)。
[0025]進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟二中還包括通過對(duì)所述TMR電流傳感器的一個(gè)運(yùn)算放大器電路的調(diào)節(jié)來對(duì)所述第二 TMR敏感元的敏感度進(jìn)行調(diào)節(jié)的步驟，通過調(diào)節(jié)所述第二 TMR敏感元的靈敏度使所述第一輸出電壓中的外部干擾磁場(chǎng)產(chǎn)生的第一外部干擾信號(hào)和所述第二輸出電壓中的外部干擾磁場(chǎng)產(chǎn)生的第二外部干擾信號(hào)的值接近來提高所述測(cè)試信號(hào)的信噪比。
[0026]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的采用TMR電流傳感器的電流檢測(cè)方法包括如下步驟:
[0027]步驟一、被測(cè)電流導(dǎo)線為一 U型結(jié)構(gòu)，所述被測(cè)電流導(dǎo)線的U型結(jié)構(gòu)的第一直線端和第二直線端之間的距離為5毫米?20毫米；將所述第一 TMR敏感元設(shè)置于靠近所述被測(cè)電流導(dǎo)線的U型的第一直線端的位置處、且所述第一 TMR敏感元感應(yīng)方向和所述被測(cè)電流導(dǎo)線的U型的第一直線端的電流方向垂直，用所述第一 TMR敏感元對(duì)所述被測(cè)電流導(dǎo)線的U型的第一直線端的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng)并產(chǎn)生第一輸出電壓。
[0028]步驟二、將所述第二 TMR敏感元設(shè)置于靠近所述被測(cè)電流導(dǎo)線的U型的第二直線端的位置處、且所述第一 TMR敏感元和所述第二 TMR敏感元的感應(yīng)方向相同，用所述第二TMR敏感元對(duì)所述被測(cè)電流導(dǎo)線的U型的第二直線端的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng)并產(chǎn)生第二輸出電壓。
[0029]步驟三、所述第一輸出電壓和所述第二輸出電壓都輸入到所述差分放大電路中進(jìn)行差分運(yùn)算并輸出去除了外部干擾磁場(chǎng)的測(cè)試信號(hào)。
[0030]進(jìn)一步的改進(jìn)是,步驟二中包括對(duì)所述第一 TMR敏感元和所述第二 TMR敏感元之間的距離進(jìn)行調(diào)節(jié)的步驟，調(diào)節(jié)后，所述第一 TMR敏感元和所述第二 TMR敏感元的之間的距離越接近，所述第一輸出電壓中的外部干擾磁場(chǎng)產(chǎn)生的第一外部干擾信號(hào)和所述第二輸出電壓中的外部干擾磁場(chǎng)產(chǎn)生的第二外部干擾信號(hào)的值也越接近，所述測(cè)試信號(hào)的信噪比越聞。
[0031]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述第一 TMR敏感元和所述第二 TMR敏感元之間的距離的調(diào)節(jié)范圍為I毫米?20毫米。
[0032]本發(fā)明TMR電流傳感器通過兩個(gè)TMR敏感元的設(shè)置，并且使兩個(gè)TMR敏感元的感應(yīng)方向相同，這樣當(dāng)存在外部干擾磁場(chǎng)時(shí)，外部干擾磁場(chǎng)會(huì)對(duì)兩個(gè)TMR敏感元產(chǎn)生相同的作用，從而使兩個(gè)TMR敏感元產(chǎn)生的外部干擾信號(hào)同相，將兩個(gè)外部干擾信號(hào)經(jīng)過差分處理后，能夠有效的將外部干擾信號(hào)去除；相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中采用大尺寸的磁屏蔽材料和增加被測(cè)電流匝數(shù)的設(shè)計(jì)，本發(fā)明僅需增加一個(gè)TMR敏感元和一差分電路就能實(shí)現(xiàn)，所以本發(fā)明通過較小的體積就能實(shí)現(xiàn)對(duì)較大磁場(chǎng)干擾的屏蔽，從而能夠減少整個(gè)傳感器的體積和成本。另外本發(fā)明僅通過調(diào)節(jié)TMR敏感元的敏感度或TMR敏感元之間的距離就能實(shí)現(xiàn)信噪比的調(diào)節(jié)，所以本發(fā)明信噪比調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單方便，作用更明顯，效率更高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:[0034]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一 TMR電流傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖2是本發(fā)明實(shí)施例二 TMR電流傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]如圖1所示，是本發(fā)明實(shí)施例一 TMR電流傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；本發(fā)明實(shí)施例一TMR電流傳感器包括:被測(cè)電流導(dǎo)線3、第一 TMR敏感元1、第二 TMR敏感元2以及差分放大電路(未示出)。
[0037]所述被測(cè)電流導(dǎo)線3為一直線結(jié)構(gòu)，電流方向如箭頭I所示。
[0038]所述第一 TMR敏感元I設(shè)置于靠近所述被測(cè)電流導(dǎo)線3的位置處、且所述第一 TMR敏感元I感應(yīng)方向Ia和所述被測(cè)電流導(dǎo)線3的電流方向垂直，所述第一 TMR敏感元I用于對(duì)所述被測(cè)電流導(dǎo)線3的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng)并產(chǎn)生第一輸出電壓。
[0039]所述第二 TMR敏感元2設(shè)置于遠(yuǎn)離所述被測(cè)電流導(dǎo)線3的位置處、且該位置處所述被測(cè)電流導(dǎo)線3的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)要遠(yuǎn)小于所述第一 TMR敏感元I位置處所述被測(cè)電流導(dǎo)線3的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，本發(fā)明實(shí)施例中所述第二 TMR敏感元2位置處所述被測(cè)電流導(dǎo)線的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)要比所述第一 TMR敏感元位置處的所述被測(cè)電流導(dǎo)線的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)小10倍以上；所述第一 TMR敏感元I的感應(yīng)方向Ia和所述第二 TMR敏感元2的感應(yīng)方向2a相同,所述第二 TMR敏感兀2用于對(duì)外部干擾磁場(chǎng)4進(jìn)行感應(yīng)并產(chǎn)生第二輸出電壓。
[0040]所述第一輸出電壓和所述第二輸出電壓都輸入到所述差分放大電路中并進(jìn)行差分處理，由于所述第一輸出電壓中的由外部干擾磁場(chǎng)4產(chǎn)生的第一外部干擾信號(hào)和所述第二輸出電壓中的由外部干擾磁場(chǎng)4產(chǎn)生的第二外部干擾信號(hào)都是同相信號(hào)，當(dāng)?shù)谝煌獠扛蓴_信號(hào)和第二外部干擾信號(hào)相同時(shí)，經(jīng)過差分處理后，兩個(gè)同相的外部干擾信號(hào)會(huì)消除，所以最后由所述差分放大電路的輸出端輸出的信號(hào)為去除了外部干擾磁場(chǎng)4的測(cè)試信號(hào)。
[0041]所述TMR電流傳感器還包括一個(gè)用于調(diào)節(jié)所述第二 TMR敏感元2的靈敏度的運(yùn)算放大器電路，通過調(diào)節(jié)所述第二 TMR敏感元2的靈敏度使所述第一輸出電壓中的外部干擾磁場(chǎng)4產(chǎn)生的第一外部干擾信號(hào)和所述第二輸出電壓中的外部干擾磁場(chǎng)4產(chǎn)生的第二外部干擾信號(hào)的值接近來提高所述測(cè)試信號(hào)的信噪比。
[0042]本發(fā)明實(shí)施例一采用TMR電流傳感器的電流檢測(cè)方法包括如下步驟:
[0043]步驟一、如圖1所示，被測(cè)電流導(dǎo)線3為一直線結(jié)構(gòu)，電流方向如箭頭I所示。將第一 TMR敏感元I設(shè)置于靠近所述被測(cè)電流導(dǎo)線3的位置處、且所述第一 TMR敏感元I感應(yīng)方向Ia和所述被測(cè)電流導(dǎo)線3的電流方向垂直；用所述第一 TMR敏感元I對(duì)所述被測(cè)電流導(dǎo)線3的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng)并產(chǎn)生第一輸出電壓。
[0044]步驟二、如圖1所示，所述第二 TMR敏感元2設(shè)置于遠(yuǎn)離所述被測(cè)電流導(dǎo)線3的位置處、、且該位置處所述被測(cè)電流導(dǎo)線3的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)要遠(yuǎn)小于所述第一 TMR敏感元I位置處所述被測(cè)電流導(dǎo)線3的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，本發(fā)明實(shí)施例中所述第二 TMR敏感元2位置處所述被測(cè)電流導(dǎo)線的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)要比所述第一 TMR敏感元位置處的所述被測(cè)電流導(dǎo)線的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)小10倍以上；所述第一 TMR敏感元I的感應(yīng)方向Ia和所述第二TMR敏感元2的感應(yīng)方向2a相同，所述第二 TMR敏感元2對(duì)外部干擾磁場(chǎng)4進(jìn)行感應(yīng)并產(chǎn)生第二輸出電壓。
[0045]通過對(duì)所述TMR電流傳感器的一個(gè)運(yùn)算放大器電路的調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)所述第二 TMR敏感元2的敏感度，通過調(diào)節(jié)所述第二 TMR敏感元2的靈敏度使所述第一輸出電壓中的外部干擾磁場(chǎng)4產(chǎn)生的第一外部干擾信號(hào)和所述第二輸出電壓中的外部干擾磁場(chǎng)4產(chǎn)生的第二外部干擾信號(hào)的值接近來提高所述測(cè)試信號(hào)的信噪比。
[0046]步驟三、如圖1所示，所述第一輸出電壓和所述第二輸出電壓都輸入到所述差分放大電路中并進(jìn)行差分處理后，由于所述第一輸出電壓中的由外部干擾磁場(chǎng)4產(chǎn)生的第一外部干擾信號(hào)和所述第二輸出電壓中的由外部干擾磁場(chǎng)4產(chǎn)生的第二外部干擾信號(hào)都是同相信號(hào)，當(dāng)?shù)谝煌獠扛蓴_信號(hào)和第二外部干擾信號(hào)相同時(shí)，經(jīng)過差分處理后，兩個(gè)同相的外部干擾信號(hào)會(huì)消除，最后由所述差分放大電路的輸出端輸出去除了外部干擾磁場(chǎng)4的測(cè)試信號(hào)。
[0047]如圖2所示，是本發(fā)明實(shí)施例二 TMR電流傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明實(shí)施例二TMR電流傳感器包括:被測(cè)電流導(dǎo)線13、第一 TMR敏感元11、第二 TMR敏感元12以及差分放大電路(未示出)。
[0048]所述被測(cè)電流導(dǎo)線13為一 U型結(jié)構(gòu)；所述被測(cè)電流導(dǎo)線13的U型結(jié)構(gòu)的第一直線端和第二直線端之間的距離為5毫米~20毫米；圖2中所述被測(cè)電流導(dǎo)線13的U型的第一直線端的電流方向I向上，所述被測(cè)電流導(dǎo)線13的U型的第二直線端的電流方向I向下。
[0049]所述第一 TMR敏感元11設(shè)置于靠近所述被測(cè)電流導(dǎo)線13的U型的第一直線端的位置處、且所述第一 TMR敏感元11感應(yīng)方向Ila和所述被測(cè)電流導(dǎo)線13的U型的第一直線端的電流方向垂直，所述第一 TMR敏感元11用于對(duì)所述被測(cè)電流導(dǎo)線13的U型的第一直線端的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng)并產(chǎn)生第一輸出電壓。
[0050]所述第二 TMR敏感元12設(shè)置于靠近所述被測(cè)電流導(dǎo)線13的U型的第二直線端的位置處、且所述第一 TMR敏感元11和所述第二 TMR敏感元12的感應(yīng)方向12a相同，所述第
二TMR敏感元12用于對(duì)所述被測(cè)電流導(dǎo)線13的U型的第二直線端的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng)并產(chǎn)生第二輸出電壓。
[0051]所述第一輸出電壓和所述第二輸出電壓都輸入到所述差分放大電路中并進(jìn)行差分處理，由于所述第一輸出電壓中的由外部干擾磁場(chǎng)產(chǎn)生的第一外部干擾信號(hào)和所述第二輸出電壓中的由外部干擾磁場(chǎng)產(chǎn)生的第二外部干擾信號(hào)都是由同相信號(hào)，當(dāng)?shù)谝煌獠扛蓴_信號(hào)和第二外部干擾信號(hào)相同時(shí)，經(jīng)過差分處理后，兩個(gè)同相的外部干擾信號(hào)會(huì)消除?’另外，所述第一輸出電壓中的由所述被測(cè)電流導(dǎo)線13電流產(chǎn)生的信號(hào)和所述第二輸出電壓中的所述被測(cè)電流導(dǎo)線13電流產(chǎn)生的信號(hào)是反相信號(hào)，進(jìn)行差分處理后，兩個(gè)反相的由所述被測(cè)電流導(dǎo)線13電流產(chǎn)生的信號(hào)會(huì)增強(qiáng)，所以最后由所述差分放大電路的輸出端輸出的信號(hào)為去除了外部干擾磁場(chǎng)4的測(cè)試信號(hào)。
[0052]所述第一 TMR敏感元11和所述第二 TMR敏感元12之間的距離能夠在I毫米~20毫米的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。所述第一 TMR敏感元11和所述第二 TMR敏感元12的之間的距離越接近，所述第一輸出電壓中的外部干擾磁場(chǎng)產(chǎn)生的第一外部干擾信號(hào)和所述第二輸出電壓中的外部干擾磁場(chǎng)產(chǎn)生的第二外部干擾信號(hào)的值也越接近，所述測(cè)試信號(hào)的信噪比越聞。
[0053]本發(fā)明實(shí)施例二采用TMR電流傳感器的電流檢測(cè)方法包括如下步驟:
[0054]步驟一、如圖2所示，被測(cè)電流導(dǎo)線13為一 U型結(jié)構(gòu)，所述被測(cè)電流導(dǎo)線13的U型結(jié)構(gòu)的第一直線端和第二直線端之間的距離為5毫米?20毫米。圖2中所述被測(cè)電流導(dǎo)線13的U型的第一直線端的電流方向I向上，所述被測(cè)電流導(dǎo)線13的U型的第二直線端的電流方向I向下。將所述第一 TMR敏感元11設(shè)置于靠近所述被測(cè)電流導(dǎo)線13的U型的第一直線端的位置處、且所述第一 TMR敏感元11感應(yīng)方向和所述被測(cè)電流導(dǎo)線13的U型的第一直線端的電流方向垂直，用所述第一 TMR敏感元11對(duì)所述被測(cè)電流導(dǎo)線13的U型的第一直線端的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng)并產(chǎn)生第一輸出電壓。
[0055]步驟二、如圖2所示，將所述第二 TMR敏感元12設(shè)置于靠近所述被測(cè)電流導(dǎo)線13的U型的第二直線端的位置處、且所述第一 TMR敏感元11和所述第二 TMR敏感元12的感應(yīng)方向相同，用所述第二 TMR敏感元12對(duì)所述被測(cè)電流導(dǎo)線13的U型的第二直線端的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng)并產(chǎn)生第二輸出電壓。
[0056]所述第一輸出電壓中包括由外部干擾磁場(chǎng)產(chǎn)生的第一外部干擾信號(hào)，所述第二輸出電壓中包括由外部干擾磁場(chǎng)產(chǎn)生的第二外部干擾信號(hào)，第一外部干擾信號(hào)和第二外部干擾信號(hào)都是同相信號(hào)；本步驟中，能包括對(duì)所述第一 TMR敏感元11和所述第二 TMR敏感元
12之間的距離進(jìn)行調(diào)節(jié)的步驟，所述第一 TMR敏感元11和所述第二 TMR敏感元12之間的距離的調(diào)節(jié)范圍為I毫米?20毫米。調(diào)節(jié)后，所述第一 TMR敏感元11和所述第二 TMR敏感元12的之間的距離越接近，第一外部干擾信號(hào)和第二外部干擾信號(hào)的值也越接近。
[0057]步驟三、如圖2所示，所述第一輸出電壓和所述第二輸出電壓都輸入到所述差分放大電路中進(jìn)行差分運(yùn)算，由于所述第一輸出電壓中的第一外部干擾信號(hào)和所述第二輸出電壓中的第二外部干擾信號(hào)都是由同相信號(hào)，當(dāng)?shù)谝煌獠扛蓴_信號(hào)和第二外部干擾信號(hào)相同時(shí)，經(jīng)過差分處理后，兩個(gè)同相的外部干擾信號(hào)會(huì)消除；另外，所述第一輸出電壓中的由所述被測(cè)電流導(dǎo)線13電流產(chǎn)生的信號(hào)和所述第二輸出電壓中的所述被測(cè)電流導(dǎo)線13電流產(chǎn)生的信號(hào)是反相信號(hào)，進(jìn)行差分處理后，兩個(gè)反相的由所述被測(cè)電流導(dǎo)線13電流產(chǎn)生的信號(hào)會(huì)增強(qiáng)，所以最后由所述差分放大電路的輸出端輸出的信號(hào)為去除了外部干擾磁場(chǎng)4的測(cè)試信號(hào)。
[0058]以上通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但這些并非構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種TMR電流傳感器，其特征在于，包括:被測(cè)電流導(dǎo)線、第一 TMR敏感元、第二 TMR敏感元以及差分放大電路； 所述被測(cè)電流導(dǎo)線為一直線結(jié)構(gòu)； 所述第一 TMR敏感元設(shè)置于靠近所述被測(cè)電流導(dǎo)線的位置處、且所述第一 TMR敏感元感應(yīng)方向和所述被測(cè)電流導(dǎo)線的電流方向垂直，所述第一 TMR敏感元用于對(duì)所述被測(cè)電流導(dǎo)線的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng)并產(chǎn)生第一輸出電壓； 所述第二 TMR敏感元設(shè)置于遠(yuǎn)離所述被測(cè)電流導(dǎo)線的位置處、且該位置處所述被測(cè)電流導(dǎo)線的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)要比所述第一 TMR敏感元位置處的所述被測(cè)電流導(dǎo)線的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)小10倍以上；所述第一 TMR敏感元和所述第二 TMR敏感元的感應(yīng)方向相同，所述第二 TMR敏感兀用于對(duì)外部干擾磁場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng)并產(chǎn)生第二輸出電壓； 所述第一輸出電壓和所述第二輸出電壓都輸入到所述差分放大電路中，所述差分放大電路輸出去除了外部干擾磁場(chǎng)的測(cè)試信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的TMR電流傳感器，其特征在于:所述TMR電流傳感器還包括一個(gè)用于調(diào)節(jié)所述第二 TMR敏感元的靈敏度的運(yùn)算放大器電路，通過調(diào)節(jié)所述第二 TMR敏感元的靈敏度使所述第一輸出電壓中的外部干擾磁場(chǎng)產(chǎn)生的第一外部干擾信號(hào)和所述第二輸出電壓中的外部干擾磁場(chǎng)產(chǎn)生的第二外部干擾信號(hào)的值接近來提高所述測(cè)試信號(hào)的信噪比。
3.一種TMR電流傳感器，其特征在于，包括:被測(cè)電流導(dǎo)線、第一 TMR敏感元、第二 TMR敏感元以及差分放大電路； 所述被測(cè)電流導(dǎo)線為一U型結(jié)構(gòu)；所述被測(cè)電流導(dǎo)線的U型結(jié)構(gòu)的第一直線端和第二直線端之間的距離為5毫米~20毫米； 所述第一 TMR敏感元設(shè)置于靠近所述被測(cè)電流導(dǎo)線的U型的第一直線端的位置處、且所述第一 TMR敏感元感應(yīng)方向和所述被測(cè)電流導(dǎo)線的U型的第一直線端的電流方向垂直，所述第一 TMR敏感元用于對(duì)所述被測(cè)電流導(dǎo)線的U型的第一直線端的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng)并產(chǎn)生第一輸出電壓； 所述第二 TMR敏感元設(shè)置于靠近所述被測(cè)電流導(dǎo)線的U型的第二直線端的位置處、且所述第一 TMR敏感元和所述第二 TMR敏感元的感應(yīng)方向相同，所述第二 TMR敏感元用于對(duì)所述被測(cè)電流導(dǎo)線的U型的第二直線端的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng)并產(chǎn)生第二輸出電壓； 所述第一輸出電壓和所述第二輸出電壓都輸入到所述差分放大電路中，所述差分放大電路輸出去除了外部干擾磁場(chǎng)的測(cè)試信號(hào)。
4.如權(quán)利要求3所述的TMR電流傳感器，其特征在于:所述第一TMR敏感元和所述第二 TMR敏感元之間的距離能夠調(diào)節(jié)，所述第一 TMR敏感元和所述第二 TMR敏感元的之間的距離越接近，所述第一輸出電壓中的外部干擾磁場(chǎng)產(chǎn)生的第一外部干擾信號(hào)和所述第二輸出電壓中的外部干擾磁場(chǎng)產(chǎn)生的第二外部干擾信號(hào)的值也越接近，所述測(cè)試信號(hào)的信噪比越聞。
5.如權(quán)利要求4所述的TMR電流傳感器，其特征在于:所述第一TMR敏感元和所述第二 TMR敏感元之間的距離的調(diào)節(jié)范圍為I毫米~20毫米。
6.一種采用TMR電流傳感器的電流檢測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一、被測(cè)電流導(dǎo)線為一直線結(jié)構(gòu)，將第一 TMR敏感元設(shè)置于靠近所述被測(cè)電流導(dǎo)線的位置處、且所述第一 TMR敏感元感應(yīng)方向和所述被測(cè)電流導(dǎo)線的電流方向垂直；用所述第一 TMR敏感兀對(duì)所述被測(cè)電流導(dǎo)線的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng)并產(chǎn)生第一輸出電壓； 步驟二、所述第二 TMR敏感元設(shè)置于遠(yuǎn)離所述被測(cè)電流導(dǎo)線的位置處、且該位置處所述被測(cè)電流導(dǎo)線的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)要比所述第一 TMR敏感元位置處的所述被測(cè)電流導(dǎo)線的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)小10倍以上；所述第一 TMR敏感元和所述第二 TMR敏感元的感應(yīng)方向相同，所述第二 TMR敏感元對(duì)外部干擾磁場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng)并產(chǎn)生第二輸出電壓； 步驟三、所述第一輸出電壓和所述第二輸出電壓都輸入到所述差分放大電路中進(jìn)行差分運(yùn)算并輸出去除了外部干擾磁場(chǎng)的測(cè)試信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于:步驟二中還包括通過對(duì)所述TMR電流傳感器的一個(gè)運(yùn)算放大器電路的調(diào)節(jié)來對(duì)所述第二 TMR敏感元的敏感度進(jìn)行調(diào)節(jié)的步驟，通過調(diào)節(jié)所述第二 TMR敏感元的靈敏度使所述第一輸出電壓中的外部干擾磁場(chǎng)產(chǎn)生的第一外部干擾信號(hào)和所述第二輸出電壓中的外部干擾磁場(chǎng)產(chǎn)生的第二外部干擾信號(hào)的值接近來提高所述測(cè)試信號(hào)的信噪比。
8.一種采用TMR電流傳感器的電流檢測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一、被測(cè)電流導(dǎo)線為一 U型結(jié)構(gòu)，所述被測(cè)電流導(dǎo)線的U型結(jié)構(gòu)的第一直線端和第二直線端之間的距離為5毫米~20毫米；將所述第一 TMR敏感元設(shè)置于靠近所述被測(cè)電流導(dǎo)線的U型的第一直線端的位置處、且所述第一 TMR敏感元感應(yīng)方向和所述被測(cè)電流導(dǎo)線的U型的第一直線端的電流方向垂直，用所述第一 TMR敏感元對(duì)所述被測(cè)電流導(dǎo)線的U型的第一直線端的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng)并產(chǎn)生第一輸出電壓； 步驟二、將所述第二 T MR敏感元設(shè)置于靠近所述被測(cè)電流導(dǎo)線的U型的第二直線端的位置處、且所述第一 TMR敏感元和所述第二 TMR敏感元的感應(yīng)方向相同，用所述第二 TMR敏感元對(duì)所述被測(cè)電流導(dǎo)線的U型的第二直線端的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng)并產(chǎn)生第二輸出電壓； 步驟三、所述第一輸出電壓和所述第二輸出電壓都輸入到所述差分放大電路中進(jìn)行差分運(yùn)算并輸出去除了外部干擾磁場(chǎng)的測(cè)試信號(hào)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于:步驟二中包括對(duì)所述第一TMR敏感元和所述第二 TMR敏感元之間的距離進(jìn)行調(diào)節(jié)的步驟，調(diào)節(jié)后，所述第一 TMR敏感元和所述第二TMR敏感元的之間的距離越接近，所述第一輸出電壓中的外部干擾磁場(chǎng)產(chǎn)生的第一外部干擾信號(hào)和所述第二輸出電壓中的外部干擾磁場(chǎng)產(chǎn)生的第二外部干擾信號(hào)的值也越接近，所述測(cè)試信號(hào)的信噪比越高。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于:所述第一TMR敏感元和所述第二 TMR敏感元之間的距離的調(diào)節(jié)范圍為I毫米~20毫米。
【文檔編號(hào)】G01R19/00GK103809008SQ201210454470
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月13日
【發(fā)明者】鄭律, 趙偉軍, 陳雁, 盧友林 申請(qǐng)人:鄭律, 趙偉軍, 陳雁, 盧友林