一种霍尔电流传感器校准装置及方法与流程

本申请涉及传感器校准，尤其涉及一种霍尔电流传感器校准装置及方法。

背景技术：

霍尔电流传感器是目前卫星、航天器供配电系统常用的电流传感器，具有轻便小巧、准确度高等优点，霍尔电流传感器经校准后安装在测量系统后，不易拆卸，其长期工作后将产生漂移使测量误差增大。经研究，霍尔电流传感器的主要测量误差来源于零点误差和线性误差，并且霍尔电流传感器线性度引入的误差分量和零点误差相比影响较小，而零点误差主要来源磁芯间隙的漏磁、磁滞和地磁效应引入的零磁误差和集成运放、霍尔元件所引入的零电位漂移误差，当霍尔电流传感器长期使用在卫星或地面其他复杂环境下，零点的漂移将影响测量结果的准确性，因此有必要解决安装式电流传感器的零点误差校准问题。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种霍尔电流传感器校准装置及方法。

本申请实施例提供一种霍尔电流传感器零点校准装置，所述装置应用于霍尔电流传感器的校准，所述霍尔电流传感器连接有电流传感器表头；所述装置包括：校准绕组、检零线圈、校准电流源和激励检流器；

所述检零线圈的原边缠绕有补偿绕组，所述检零线圈的副边缠绕有激励检流绕组；

所述校准绕组缠绕于所述霍尔电流传感器的原边；其中，所述霍尔电流传感器处于运行状态；所述霍尔电流传感器运行时测量的工作电流为ip；

所述校准电流源、校准绕组和补偿绕组依次连接形成回路；其中，所述校准绕组和补偿绕组根据所述霍尔电流传感器的开口大小进行设置，采用0.05mm～0.8mm的漆包线等间隔绞绕而形成；

所述激励检流绕组的两端分别连接所述激励检流器，以使所述激励检流器测量所述激励检流绕组的电流；

所述激励检流器根据测量的所述激励检流绕组的电流调节所述校准电流源的输出电流，所述校准电流源的输出电流与所述霍尔电流传感器运行时测量的工作电流的方向相反；所述校准电流源的输出电流满足以下公式：

n1ic＝ip

其中，n1表示所述校准绕组的匝数，ic表示所述校准电流源的输出电流，ip表示所述霍尔电流传感器运行时测量的的工作电流；

所述电流传感器表头的示值为所述霍尔电流传感器的测量结果，当所述霍尔电流传感器测量的电流为零时，所述电流传感器表头的示值为所述霍尔电流传感器的零点误差。

本申请实施例还提供一种霍尔电流传感器零点校准方法，所述方法应用于霍尔电流传感器零点校准装置，所述霍尔电流传感器连接有电流传感器表头；所述装置包括：校准绕组、检零线圈、校准电流源和激励检流器；所述检零线圈的原边缠绕有补偿绕组，所述检零线圈的副边缠绕有激励检流绕组；所述方法包括：

将所述校准绕组缠绕于所述霍尔电流传感器的原边；其中，所述霍尔电流传感器处于运行状态；所述霍尔电流传感器运行时测量的工作电流为ip；

将所述校准电流源、校准绕组和补偿绕组依次连接形成回路；其中，所述校准绕组和补偿绕组根据所述霍尔电流传感器的开口大小进行设置，采用0.05mm～0.8mm的漆包线等间隔绞绕而形成；

将所述激励检流绕组的两端分别与所述激励检流器连接，以通过所述激励检流器测量所述激励检流绕组的电流；

所述激励检流器根据测量的所述激励检流绕组的电流调节所述校准电流源的输出电流，所述校准电流源的输出电流与所述霍尔电流传感器运行时测量的工作电流的方向相反；通过调节所述校准电流源的输出电流，使所述检零线圈电流小于限值；当所述检零线圈的电流小于限值时，可认为使所述校准电流源的输出电流满足以下公式：

n1ic＝ip

其中，n1表示所述校准绕组的匝数，ic表示所述校准电流源的输出电流，ip代表所述霍尔电流传感器运行时的工作电流。

当所述检零线圈的电流小于限值时，所述霍尔电流传感器的原边处于零电流状态，根据所述电流传感器表头的示值确定所述霍尔电流传感器的零点误差；其中，根据所述电流传感器表头的示值获取所述霍尔电流传感器的测量结果；当所述霍尔电流传感器测量的电流为零时，所述电流传感器表头的示值为所述霍尔电流传感器的零点误差。

本申请实施例的技术方案中，所述霍尔电流传感器零点校准装置应用于霍尔电流传感器的校准，所述霍尔电流传感器连接有电流传感器表头；所述霍尔电流传感器零点校准装置包括：校准绕组、检零线圈、补偿绕组、校准电流源和激励检流器；其中，所述检零线圈的原边缠绕有补偿绕组，所述检零线圈的副边缠绕有激励检流绕组；所述校准绕组缠绕于所述霍尔电流传感器的原边；其中，所述霍尔电流传感器处于运行状态；所述霍尔电流传感器运行时测量的工作电流为ip；所述校准电流源、校准绕组和补偿绕组依次连接形成回路；其中，所述校准绕组和补偿绕组根据所述霍尔电流传感器的开口大小进行设置，采用0.05mm～0.8mm的漆包线等间隔绞绕而形成；所述激励检流绕组的两端分别连接所述激励检流器，以使所述激励检流器测量所述激励检流绕组的电流；所述激励检流器根据测量的所述激励检流绕组的电流调节所述校准电流源的输出电流，；所述校准电流源的输出电流与所述霍尔电流传感器运行时测量的工作电流的方向相反；所述校准电流源的输出电流满足：n1ic＝ip，其中，n1表示所述校准绕组的匝数，ic表示所述校准电流源的输出电流，ip表示所述霍尔电流传感器运行时的工作电流；所述电流传感器表头的示值为所述霍尔电流传感器的测量结果，当所述霍尔电流传感器测量的电流为零时，所述电流传感器表头的示值为所述霍尔电流传感器的零点误差。通过本申请的技术方案能够对霍尔电流传感器进行在线的零点校准，无需拆卸被校准的霍尔电流传感器，无需中断被测霍尔电流传感器的工作状态，可有效地提升对霍尔电流传感器进行零点校准的效率。

附图说明

图1为本申请实施例提供的霍尔电流传感器零点校准装置示意图；

图2为本申请实施例提供的霍尔电流传感器零点校准方法示意图。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本申请的特点与技术内容，下面结合附图对本申请的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本申请。

在一种实施方式中，采用一种非接触电流仪表在线校准装置，该装置通过检测漏磁的方式提升开口式电流检测仪表的准确度，该装置在用于对电流检测仪表进行校准时，仅能在特定的工作点对电流检测仪表进行校准，校准的准确度较低，也无法用于对霍尔电流传感器进行零点校准。

本申请实施例提供一种霍尔电流传感器零点在线校准装置，可实现电流传感器零点误差在线校准问题，无需中断被测系统的工作状态，解决了安装式霍尔电流传感器校准时需要拆卸，停机等问题。

图1为本申请实施例提供的霍尔电流传感器零点校准装置示意图，如图1所示，所述装置应用于霍尔电流传感器11的校准，所述霍尔电流传感器连接有电流传感器表头10；所述装置包括：校准绕组12、检零线圈13、校准电流源14和激励检流器15；所述检零线圈13的原边缠绕有补偿绕组16，所述检零线圈的副边缠绕有激励检流绕组17；

所述校准绕组12缠绕于所述霍尔电流传感器11的原边；其中，所述霍尔电流传感器11处于运行状态；所述霍尔电流传感器11运行时测量的工作电流为ip；

所述校准电流源14、校准绕组12和补偿绕组16依次连接形成回路；其中，所述校准绕组12和补偿绕组16根据所述霍尔电流传感器11的开口大小进行设置，采用0.05mm～0.8mm的漆包线等间隔绞绕而形成；

在本申请一可选实施方式中，所述校准绕组12和补偿绕组16在校准电流源14中开路短接，且校准绕组12和补偿绕组16的匝数相同。

所述激励检流绕组17的两端分别连接所述激励检流器15，以使所述激励检流器15测量所述激励检流绕组17的电流；

所述激励检流器15根据测量的所述激励检流绕组17的电流调节所述校准电流源14的输出电流，所述校准电流源14的输出电流与所述霍尔电流传感器11运行时测量的工作电流的方向相反；通过检测所述检零线圈的电流小于限值；当所述检零线圈的电流小于限值时，可认为所述校准电流源14的输出电流满足以下公式：

n1ic＝ip

其中，n1表示所述校准绕组12的匝数，ic表示所述校准电流源14的输出电流，ip表示所述霍尔电流传感器11运行时测量的工作电流；

所述电流传感器表头10的示值为所述霍尔电流传感器11的测量结果，当所述霍尔电流传感器11测量的电流为零时，所述电流传感器表头10的示值为所述霍尔电流传感器11的零点误差。

下面结合一具体实施例说明利用本申请实施例提供的霍尔电流传感器11零点校准装置实现对霍尔电流传感器11进行零点校准的过程。

如图1所示，在被校准的霍尔电流传感器11及电流传感器表头10在线运行时，霍尔电流传感器11运行时的测量的工作电流为ip，当需要对处于工作状态的霍尔电流传感器11进行零点误差校准时，在霍尔电流传感器11的原边缠绕上校准绕组12，其中，在霍尔电流传感器11的原边缠绕的校准绕组12的匝数为n1。

在被校准的霍尔电流传感器11的旁边放置检零线圈13，优选的，该检零线圈13选择采用高磁导率磁芯的线圈，并对检零线圈13制作配合紧密的开口18，在检零线圈13的原边缠绕补偿绕组16，缠绕的补偿绕组16的匝数也为n1，检零线圈13还在副边缠绕有激励检流绕组17，与激励检流器15连接。

将校准电流源14、校准绕组12和补偿绕组16依次连接形成回路，可以对校准电流源14输出电流的大小和方向进行调节。本申请实施例中，校准电流源14输出的电流与霍尔电流传感器11工作时测量的工作电流的方向相反。

在校准霍尔电流传感器11的零点时，校准电流源14输出与霍尔电流传感器11运行时的工作电流ip方向相反的电流ic，调节所述校准电流源14的输出电流，当检测所述检零线圈13的电流小于限值时，认为n1ic＝ip，霍尔电流传感器11的原边的等效电流为零，此时，检零线圈13处于平衡状态。当n1与ic的乘积的值不等于霍尔电流传感器11运行时的工作电流ip时，激励检流器15通过检零线圈13测量出n1与ic的乘积与ip的差值，并根据所测量出的差值调节校准电流源14的输出电流ic，直至校准电流源14的输出电流ic满足n1ic＝ip，此时可认为补偿绕组16和校准绕组12产生的磁场强度与霍尔电流传感器11的原边电流产生的抵偿强度的大小相同，方向相反，等效于霍尔电流传感器11所测得系统中被测点的电流为零。

电流传感器表头10的示值为霍尔电流传感器11的测量结果，当霍尔电流传感器11测量的电流为零时，电流传感器表头10的示值为霍尔电流传感器11的零点误差。通过电流传感器表头10的示值即可获取霍尔电流传感器11的零点误差。

采用本申请实施例的技术方案，激励检流器15通过激励检流绕组17获取校准绕组12匝数与校准电流源14输出电流的乘积与霍尔电流传感器运行时的电流的差值，通过差值对校准电流源14的输出电流进行调节，直至校准绕组12匝数与校准电流源14输出电流的乘积与霍尔电流传感器11运行时的电流相等，电流传感器表头10的示值为霍尔电流传感器11的测量结果，当霍尔电流传感器11测量的电流为零时，电流传感器表头10的示值为霍尔电流传感器11的零点误差，此时通过电流传感器表头10的示值即可获取霍尔电流传感器11的零点误差，并完成对霍尔电流传感器11零点校准。本申请实施例提供的霍尔电流传感器11零点校准装置可用于霍尔电流传感器11的在线校准作业，实现对霍尔电流传感器11的零点误差的在线校准，在校准霍尔电流传感器11时无需中断霍尔电流传感器11的工作状态，在实际应用时，可以通过定时或遥控信号启动对霍尔电流传感器11的零点校准。

通过采用校准绕组12和补偿绕组16，能够在霍尔电流传感器11和检零线圈13间实现等效零电流值，无需改变装置中母线电流的幅值即可开展对霍尔传感器11的零点校准，当激励检流绕组17中电流为零时，此时校准绕组12和补偿绕组16所产生的磁场抵消了被测电路中电流所产生的磁场，此时被校准的霍尔电流传感器11处于零电流测量状态，可通过电流传感器表头10的示数获得霍尔电流传感器11的零点，实现零点校准过程。本申请实施例采用的检零线圈比较法，能够实现空间用霍尔电流传感器11的零点校准任务，无需拆卸霍尔电流传感器11或破坏被测线路。

图2为本申请实施例提供的霍尔电流传感器零点校准方法流程图，所述方法应用于霍尔电流传感器零点校准装置，所述霍尔电流传感器连接有电流传感器表头；所述装置包括：校准绕组、检零线圈、校准电流源和激励检流器；所述检零线圈的原边缠绕有补偿绕组，所述检零线圈的副边缠绕有激励检流绕组；如图2所示，所述方法包括：

s201:将所述校准绕组缠绕于所述霍尔电流传感器的原边。

其中，所述霍尔电流传感器处于运行状态；所述霍尔电流传感器运行时测量的工作电流为ip；

s202:将所述校准电流源、校准绕组和补偿绕组依次连接形成回路。

具体的，所述校准绕组和补偿绕组根据所述霍尔电流传感器的开口大小进行设置，采用0.05mm～0.8mm的漆包线等间隔绞绕而形成；在本申请一可选实施方式中，所述校准绕组和补偿绕组在校准电流源中开路短接，且校准绕组和补偿绕组的匝数相同。

s203:将所述激励检流绕组的两端分别与所述激励检流器连接，以通过所述激励检流器测量所述激励检流绕组的电流。

s204:所述激励检流器根据测量的所述激励检流绕组的电流调节所述校准电流源的输出电流，通过检测所述检零线圈检测电流小于限值；当所述检零线圈的电流小于限值时，可认为所述校准电流源的输出电流满足：n1ic＝ip。

其中，n1表示所述校准绕组的匝数，ic表示所述校准电流源的输出电流，ip表示所述霍尔电流传感器运行时的工作电流。

需要说明的是，所述校准电流源的输出电流与所述霍尔电流传感器运行时测量的工作电流的方向相反。

s205:当检测所述检零线圈检测电流小于限值时，所述霍尔电流传感器的原边处于零电流状态，根据所述电流传感器表头的此时的示值确定所述霍尔电流传感器的零点误差。

具体的，根据所述电流传感器表头的示值获取所述霍尔电流传感器的测量结果；其中，所述电流传感器表头的示值为所述霍尔电流传感器的测量结果，当所述霍尔电流传感器测量的电流为零时，所述电流传感器表头的示值为所述霍尔电流传感器的零点误差。

本申请实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和智能设备，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个第二处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。