1.5 本章小结本章主要介绍了本课题的选题背景及微电流检测的研究意义 ， 回顾了国内外微电流检测领域的研究现状 ， 列举了常见的两类微电流传感器及其检测原理 ， 最后简要说明了本文所做工作 。
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21、二 ， 相位差磁调制式测量系统基本原理2.1单铁芯磁调制器经理论和实践证明,在交变对称电压或电流源激磁的铁芯中,若同时存在直流恒定磁场,铁芯中交变磁通的对称性就被破坏,磁通波形的正负半波相位将发生变化,相应地,检测绕组W3输出电压u中的正负半波将发生相对位移 。
11W3端正负半波相位变化量的大小和方向可以反映W1端直流偏置电流I的大小和方向,利用这一特性测量直流电流,就是相位差磁调制式直流电流测量方法 。
利用这一特性测量直流电流,就是相位差式磁调制器直流电流测量方法的基本原理 。
该方法完全摒弃了现有建立在磁调制器基础上的各种测量方法共同采用的谐波分量幅值测量法,而以磁调制器输出信息中正负半波相位变化量为 。

22、测量对象,来达到直流电流测量的目的 。
12相位变化量是时间量,因此测量系统不需要复杂的滤波、放大等辅助电路,使硬件系统十分简化,提高了抗干扰能力 。
时间测量可以比较容易地达到较高精度,易于数字化和与计算机接口 。
图2.1 单铁芯磁调制器图中W1端输入直流待测电流I ， 可在铁芯中产生直流偏置磁场H0 。
设铁芯的截面积为 A ， 平均磁路长度为l 。
We ， Ws ， Wd分别为铁芯的激励绕组、信号绕组和检测绕组 。
假设用一个大小为Ie的三角波恒流源对激励绕组We供电 ， 并使铁芯充分饱和(Ie,We足够大)的情况下 ， 讨论信号绕组中有无直流信号时铁芯绕组的电磁过程 。
铁芯磁化过程的 B-H曲线及磁滞回线如图 2.2 所示 。
图2 。

23、.2铁芯的迟滞回线原理图图 2.2 中 ， Hc为矫顽力 ， Hs为饱和磁场强度 ， Br为剩余磁感应强度 ， Bs为饱和磁感应强度 。
铁磁材料一般可分为软磁材料和硬磁材料两类 。
磁滞回线较窄的 ， 即磁导率大、矫顽力小的 ， 称为软磁材料；磁滞回线较宽的 ， 即矫顽力大、剩磁也大的 ， 称为硬磁材料 。
存在直流磁场H0时会导致铜丝绕组W3端输出电压u 中正、负矩形脉冲波形发生移相 ， H0 的大小会影响矩形脉冲波形移相幅度的大小 ， H0 的极性会影响矩形脉冲波形移相的方向 。
2.2相差式磁调制器测量原理单铁芯磁调制器在三角波恒定交流激磁下,铁芯磁化波形为对称的三角波,检测绕组端电压的波形为正、负相间的矩形脉冲波 。
当被测直流电流I为零时, 。

24、该电压中相邻的正、负矩形脉冲之间的间隔t+ -=T/2,T为激励电源的周期 。
当被测直流电流不为零时,检测绕组端电压中的正、负矩形脉冲相对发生反方向移相,且移相幅度相等,此时 脉冲间隔t+-的变化量t与直流信号成正比,与交流激磁信号成反比 。
因此,t的大小及正负就可以反映直流被测电流的大小和方向,可以通过检测t来测量直流电流,直流I与t间的关系为标准的线性关系 。
用于直流系统的泄漏电流0-100mADC测量 。
13-14图2.3相差式磁调制直流电流测量系统在三角波恒定交流激磁下,铁芯磁化波形为对称的三角波,检测绕组端电压的波形为正、负相间的矩形脉冲波 。
当被测直流电流I为零时,该电压中相邻的正、负矩形脉 。

25、冲之间的间隔t+-=T/2,T为激励电源的周期 。
图2.4相差式磁调制直流电流测量的原理图详细分析如下：1）当直流电流I为零时由图解法可知 ， 铁芯在三角波交流电流激励下被激磁到饱和磁化波形如图2.4上部分红色曲线所示 。
由于铁芯中磁通会达到饱和 ， 因而铁芯中磁通的波形为图2.4上部分黑色实线与黑色虚线组成的等腰梯形线 ， 这是只被三角波电流磁化后的磁通 ， 在W3端铜丝绕组中可以感应出电动势为：W3端铜丝绕组两端电压为：电压波形为正负相间的矩形脉冲波 ， 且相对于时间轴对称 ， 同样具有周期性 ， 如图2.4下部分曲线所示 。
2） 当待测直流电流大于零时待测电流在铁芯中产生直流磁场 ， 此时磁化过程不是从零点开始 ， 而是从直流磁 。

26、场开始 ， 铁芯中磁通达到饱和后 ， 磁通的波形为图2.4上部分红色实线与黑色虚线组成的等腰梯形线 ， 这是被三角波电流和直流待测电流同时磁化后的磁通 ， 相当于在时间轴上发生了平移 。
此时磁通的波形已不再是对称于时间轴的周期函数 ， 而是表现为正半周宽 ， 负半周窄的梯形波；W3端铜丝绕组两端电压波形为图2.4下部分红色波形所示 ， 可看出在直流电流作用下 ， 相对于黑色波形 ， 红色正脉冲均向左侧偏移 ， 而负脉冲均向右侧偏移 。

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标题：数字|数字直流微电流传感器的设计与实验验证( 四 )