基于磁阻效应的微直流非接触检测系统

为了实现微直流的非接触测量，文中设计了一种基于磁阻效应原理的新型测量系统。该系统采用地静磁屏蔽，利用差分放大电路，有效地增强了磁阻元件的信号输出，实现了对微电流进行测量时无需将电流串入测量回路，利用间接测量恒磁场强度的方法达到测量电流的目的。该系统灵敏度高，结构简单，测量稳定，可满足5 mA以上微直流的非接触测量需要。

在电力的生产及输送环节中，微小直流电流广泛存在。微小直流电流作为一个重要的基础参数，在很多工业领域都需要进行测量、分析和监控，常规的做法是在线路中串入测量单元，这种做法不仅会引起信号的损耗，更引入了潜在的故障点，降低了系统的可靠性。采用非接触方式检测微小直流电流能够很好的避免以上弊端，本文设计了一种基于磁阻效应原理的新型微小直流电流测量系统。该系统采用地静磁屏蔽，利用差分放大电路，有效地增强了磁阻元件的信号输出，测量微电流时无需将电流串入测量回路，利用间接测量恒磁场强度的方法实现测量微直流电流的目的。

2. 测量原理 取如左图1 所示的直角坐标系，C 点坐标(0, 0, z1)，D 点坐标(0, 0, z2)， 21Lzz=−。把此直线电流看成电流元的集合，对直导线上的任一电流元dI l ，其大小为dI z ，它到场点P 的距离为r，θ 为电流元dI l与矢量r 之间的夹角，根据毕奥–萨伐尔定律，此电流元在P 点所激发的磁感强度dB 的大小为： 02d sind4I zBr=πµθ (1) Figure 1. The relationship between current and magnetic field strength 图1. 电流与磁场强度关系图 根据右手螺旋法则易知dB 方向为负X 轴方向，且每个电流元在P 点产生的方向一致，因此可以通过沿路径L 对上式进行积分求出P 点的磁场强度。