工業(yè)的快速發(fā)展推動著電流檢測技術日臻成熟,當前電流傳感器普遍利用電磁特性設計而成,檢測到磁場后,根據電與磁的聯動關系得到電流大小,可以實現電氣隔離。本文目的是基于此原理設計一款精度高、抗干擾能力強的電流傳感器。霍爾電流傳感器成本低,工業(yè)電流檢測中使用廣泛,但內部霍爾元件靈敏度低、噪聲大、溫度穩(wěn)定性差,且必須搭配聚磁環(huán)進行磁場放大,存在嚴重的漏磁問題,導致抗干擾能力不強、可靠性差,不滿足實驗室電流測量的要求。針對上述問題,本文通過對電路和磁路的整體優(yōu)化,設計了非接觸式AMR零磁通電流檢測系統(tǒng)。系統(tǒng)的敏感元件采用高靈敏度、低噪聲、溫度穩(wěn)定性高的AMR磁傳感器。同時,搭配空心鐵氧體圓環(huán)磁芯作為磁屏蔽,取代傳統(tǒng)的聚磁環(huán),提高了抗干擾性能,實現了高精度電流檢測。本文完成的主要工作如下:1.設計了基于AMR的磁傳感器。本著芯片級尺寸、高靈敏度、低噪聲、低功耗的設計要求,選用KMZ51芯片作為磁傳感器探頭,將感應到的磁場轉化為電壓信號。圍繞KMZ51搭建了信號調理電路,主要包括磁化翻轉單元和電磁反饋單元:通過設計脈沖翻轉電路,對KMZ51內部磁阻進行周期性磁化,輸出交流信號,既能提高傳感器的靈敏度,... 

【文章來源】：青島大學山東省

【文章頁數】：67 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景與意義
    1.2 磁傳感器國內外研究現狀
    1.3 電流傳感器國內外研究現狀
    1.4 本文主要研究內容
    1.5 各章節(jié)安排
第二章 電流檢測系統(tǒng)基本原理
    2.1 各向異性磁阻(AMR)基本原理
        2.1.1 各向異性磁阻效應
        2.1.2 Baber-Pole結構
        2.1.3 磁阻電橋結構
    2.2 AMR磁傳感器降噪原理
        2.2.1 磁化翻轉技術
        2.2.2 電磁反饋技術
    2.3 電流檢測系統(tǒng)設計原理
    2.4 噪聲功率譜密度測量原理
    2.5 本章小結
第三章 AMR磁傳感器設計
    3.1傳感器探頭KMZ51
    3.2 信號調理電路設計
        3.2.1 翻轉脈沖發(fā)生電路
        3.2.2 前置放大和高通濾波電路
        3.2.3 相敏檢波電路
        3.2.4 補償線圈驅動
        3.2.5 供電模塊及PCB設計
    3.3 基于STM32的數字化平臺
        3.3.1 硬件結構設計
        3.3.2 軟件設計
        3.3.3 上位機程序
    3.4 本章小結
第四章 電流檢測系統(tǒng)磁芯及硬件電路設計
    4.1 磁芯結構設計及仿真
        4.1.1 磁芯材料及結構設計
        4.1.2 磁芯磁屏蔽性能仿真
        4.1.3 磁芯參數優(yōu)化
        4.1.4 聚磁環(huán)與空心圓環(huán)性能比較
    4.2 電流檢測系統(tǒng)硬件電路設計
        4.2.1 PI補償電路
        4.2.2 反饋補償電路
    4.3 磁路及電路分析
    4.4 本章小結
第五章 傳感器性能分析
    5.1 AMR磁傳感器性能
        5.1.1 靈敏度與線性度
        5.1.2 短期穩(wěn)定性
        5.1.3 分辨率
        5.1.4 噪聲分析
    5.2 電流檢測系統(tǒng)性能
        5.2.1 線性度與精度
        5.2.2 頻帶寬度測量
        5.2.3 抗干擾性能測試
    5.3 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 工作總結
    6.2 展望
參考文獻
攻讀學位期間的研究成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種單電源電壓輸出型閉環(huán)霍爾電流傳感器[J]. 譚超,龔曉輝,郭鋼,王秀,楊哲,樂周美.  電子器件. 2019(05)
[2]高精度標準電阻用空氣恒溫箱設計及優(yōu)化[J]. 劉董,遲宗濤,魯云峰,崔詩晨,李鐘曉.  中國測試. 2019(09)
[3]一種外磁場自抑制霍爾電流傳感器[J]. 王陽,劉強,鐘貽兵,丁俊鵬,趙旭.  電子技術與軟件工程. 2019(14)
[4]閉環(huán)霍爾電流傳感器的硬件電路設計[J]. 武旭,王林森,居鵬.  傳感器與微系統(tǒng). 2018(11)
[5]基于閉環(huán)霍爾效應的電流傳感器設計[J]. 賴俊駒,彭浩,胡金磊,黃石華,王文博.  新型工業(yè)化. 2018(09)
[6]氣隙對電流比較儀磁屏蔽屏蔽效能影響的研究[J]. 王雪,鄭天宇,項瓊,李冬,陳德智,劉朋遠.  計量學報. 2018(04)
[7]一種零磁通霍爾電流傳感器驅動電路設計[J]. 潘嶠,許留偉,蔣力.  儀表技術與傳感器. 2018(02)
[8]電流傳感器技術綜述[J]. 和劭延,吳春會,田建君.  電氣傳動. 2018(01)
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碩士論文
[1]磁記憶力磁效應及對熱處理質量評價的研究[D]. 趙珍燕.南昌航空大學 2017
[2]基于各向異性磁電阻的非接觸式轉軸腐蝕電流檢測技術研究[D]. 陳靚.華中科技大學 2017
[3]基于Rogowski線圈脈沖電流檢測技術的研究[D]. 王旭.哈爾濱工業(yè)大學 2016



本文編號：3201494