GMR电流传感器温度稳定性研究

新型智能传感器是支撑智能电网的核心关键技术之一,论文通过分析巨磁电阻效应(Giant Magneto resistive,GMR),研究了巨磁电阻温度特性;针对实际环境中工作温度范围较大对GMR电流传感器在智能电网应用中的影响提出了解决方案;利用惠斯通电桥自补偿原理设计巨磁电流传感器敏感机构,克服温度对量测精度的影响;以电压源供电方式结合温变电阻改善器件的温度特性,提高线性区间;经验证该方法可有效改善GMR电流传感器的温度特性,保证线性区间。

基于多层GMR材料的电流传感器设计与实验研究

将磁芯和两个磁屏蔽层引入GMR电流传感器,以提高其灵敏度和精度;并在磁芯中加入偏置绕组以提供偏置磁场。建立了传感器的数学模型,用于分析闭环电流传感器的影响因素。基于分析和仿真结果,设计了样机。测试并对比分析了磁滞对传感器的影响、测量范围、频率响应以及电流传感器的相对误差。所设计的电流传感器具有灵敏度高,精度高,相对误差小(0.8%)的优点。在被测电流值为20 A情况下,被测电流的频率范围高达300 kHz。

基于GMR传感器的无损探测系统的设计

为了减少常规涡流检测系统的人工干预程度,便于实现自动化检测,文中采用高灵敏度的巨磁电阻(GMR)芯片作为敏感元件,设计了一款新型的无损探测系统。该系统基于涡流检测的基本原理,采用AD9850直接频率合成器和TDA2030A功率放大芯片搭建交变电流信号发生电路,利用GMR磁传感器来提取被测金属有缺陷时引起的涡流磁场变化量。文中利用Ansfot Maxwell软件进行了验证,当线圈通以200 m A交变电流时,缺陷处磁场变化量为0.3 m T,通过GMR传感器可以灵敏地探测到该磁场的变化量,因此可以根据传感器输出的电压信号直观地检测到被测金属的缺陷情况。

一种基于电流模式的GMR传感器信号输出电路

在分析提炼电流模式电路特点的基础上,采用电流型检测方法对GMR磁敏生物传感器阵列与信号读出前端电路全集成设计,采用带隙电压源为磁敏传感器电阻阵列加载300m V偏置电压上,将GMR传感器阵列上的等效电阻变化转换为电流信号,在设计过程中验证了8*64传感器电阻阵列的时序,此结果可应用到更大阵列的GMR传感器的设计中。在1MHZ系统时钟,400k Hz频率、3V峰峰值的输入信号环境下的整体电路后仿真结果,达到7.8位输出频谱有效精度,8至16欧最小电阻变化率,可满足GMR传感器对生物微弱信号的检测要求。

基于GMR传感器的4～20 mA两线变送器芯片设计

巨磁电阻（GMR）传感器具有灵敏度高、线性度好、磁滞小等优异的性能,在工业控制等方面应用广泛。在涉及信号长距离传输的应用中,电压信号容易受线阻影响而衰减,因此通常采用电流环路传递信号。基于GMR传感器,设计了一套4～20 m A两线制电流环系统,其中包括调理电路、V/I转换电路、I/V转换电路三个部分。此系统具有结构简单,增益可调,灵敏度高和抗干扰能力强等特点,能够在400 k Hz的频率下正常工作,满足恶劣环境下应用的指标要求。

基于GMR传感器的多层金属结构裂纹缺陷脉冲涡流检测

通过使用巨磁阻(GMR)传感器,应用矩形线圈产生激励磁场,测量并分析水平磁场分量的变化,检测多层金属结构中的缺陷并估算缺陷长度。试验结果表明,基于GMR的脉冲涡流检测系统,可有效检测多层金属结构中不同深度的裂纹缺陷。

开环式GMR传感器电流测量实验研究

利用巨磁电阻搭建惠斯通电桥,电阻构成的平面与磁敏电阻二维膜平面平行,改变待测电流与二维膜面的距离和夹角,调整待测电流与电桥磁敏感轴的夹角,选用恰当的电桥输出电压测量仪器对GMR电流传感器的线性度进行分析,发现开环结构的GMR电流传感器的线性拟合优度在mA^A级别达0.999以上.由于GMR电流传感器对弱磁场能产生响应,环境磁场对测量结果会产生影响,实验以磁电式电表为影响源从磁滞的角度对该问题进行了分析.

交/直流两用巨磁电阻电流传感器的特性

为了给基于巨磁电阻效应的交/直流两用电子式电流互感器传感头的设计提供依据,设计并制作了静态和工频电流测试平台;基于LabVIEW完成了数据采集和测试软件的编制,实现了对巨磁电阻传感器静态及工频磁场下特性的全面测试。静态特性测试结果表明,传感器正负磁场下的主要技术指标相近,而当温度升高时,输出提前进入饱和区且饱和区电压降低;工频测试结果表明,传感器具有良好的线性输出。静态/工频特性结果的对比分析表明两者具有良好的一致性,从而验证了巨磁电阻电流传感器进行交/直流两用测量的可能性。

巨磁电阻电流传感器的特性测试与分析

对一种新型的敏感机理-巨磁电阻效应进行研究与分析,介绍了巨磁电阻效应的基本原理,对基于巨磁电阻效应的几种传感器性能进行了测试,在全面对比分析多种巨磁电阻传感器的测试结果后,对巨磁电阻传感器在电力系统交/直流测量中可能的应用前景进行了分析与展望。

基于巨磁电阻效应的电流传感器技术及在智能电网中的应用前景

介绍智能电网中电流的传感和量测技术发展的要求和新趋势,阐述智能电网中各种电流传感器的原理和特点,比较了传统电磁式电流传感器(如CT,罗氏线圈,霍尔)和几种新型的电流传感器(如光纤,巨磁电阻)的优缺点。在分析智能电网的电流测量需求的基础上,结合巨磁电阻(giant magneto resistive,GMR)电流传感器的研究内容着重展望了GMR电流传感器在智能电网中的应用前景。最后总结了GMR传感器在智能电网测量应用中的优势和不足,并针对这些不足,指出了后续研究的方向。

巨磁电阻电流传感器空间位置特性调控与校正

通过分析巨磁电阻(GMR)效应,研究了空间位置对传感器精度的影响,针对实际应用中出现的角度偏转与位置偏移对传感器精度造成的影响提出了通过提高磁场增益提高传感器测量精度的方法。通过仿真验证:方法可有效减小测量误差,极大程度地提高了传感器精度,并简化了测量程序。

基于巨磁电阻传感器的微弱电流测量方法研究

高压直流套管微弱电流的在线检测对于及时准确反应其运行状况具有重要的指导作用。文中提出了一种基于巨磁电阻传感器的非接触式微弱电流测试方法,首先简要介绍了巨磁电阻传感器的工作原理及其测量微弱磁场的原理,之后经测试选定了适用的巨磁电阻传感器,并围绕该传感器设计出测试系统,实现了实验室测试,验证了方案的可行性,论文最后对目前存在的问题及改进方向进行了分析与介绍。

基于巨磁阻效应的电流传感器研制

通过叠合两个巨磁阻芯片构成差分式巨磁阻组件。差动结构能够改善电流传感器的零偏电压,抑制温度漂移。同时引入反馈电路构成闭环系统,有效地提高了传感器的输出线性度,因此提高了电流测量精度。分析了传感器的工作原理,给出了系统闭环传递函数,并进行电路仿真和有限元仿真,分析验证方案的合理性。制作了样机,实验结果表明,所研制闭环结构电流传感器能在±5 A的量程内线性工作,灵敏度为204.6 mV/A,线性度为0.30%FS,精度可达0.39%。

旋转磁场阵列式传感器设计及管道缺陷的仿真研究

管道内壁腐蚀具有不同的形状和取向,需要对不同的缺陷产生相对的横向的涡流场,方能有效地检测到相应的涡流产生的二次磁场的扰动信号。基于涡流检测技术,提出了一种用于在役检测管道内壁腐蚀状况的新型阵列式传感器探头设计方法,该探头使用相隔60°的3组绕组并通以三相电流来产生旋转磁场,对管道进行励磁;使用新型的高灵敏度巨磁阻(GMR)传感器芯片代替传统的线圈检测器来提取管道缺陷信号。通过有限元分析研究了三相电流激励频率、传感器提离以及激励电流对检测效果的影响,结果表明所设计的探头能够准确地识别并定位不同取向的管道缺陷,设计方法具有一定的可靠性。

基于巨磁阻传感器的无损检测系统研究与设计

针对现代工业与安全检测中对非铁磁性工件的表面及近表面缺陷检测需要,基于涡流无损检测原理,采用灵敏度高、体积小、工作频率范围宽(0Hz到MHz)的GMR传感器,结合基于单片机STM32的直接数字频率合成(DDS)信号产生方法及锁相技术研制了一套涡流无损检测系统。实验结果表明该基于GMR传感器的无损检测系统能够较好的检测出铝板试件表面及表面下2mm处缺陷的存在,多道扫描结果可清晰判别出缺陷的位置和大小,该系统可以准确完成对导电材料表面及近表面的无损检测。

巨磁阻传感器在智能高压开关柜中的应用

提出一种基于巨磁阻传感器的智能高压开关柜大电流测量方法。在论述巨磁阻效应及其测量机理的基础上,给出一套大电流测量和预警系统设计方案,说明了该系统的硬件和软件设计过程。通过实验的方法验证了巨磁阻传感器测量系统的稳定性和准确性。

巨磁阻电涡流传感器设计

当前市面上用以分辨不同物质的传感器多为接触式,在一些传感器与被测物质不能接触的使用场景就显得十分不便,在工厂流水线上也不利于提高效率。基于利用非接触性传感器技术分辨不同物质的目的,采用了电涡流和巨磁阻原理设计可检测物质电导率传感器的方法,依据线圈磁感线分布和巨磁阻传感器特性设计其物理结构,针对其小信号特点设计外围电路。通过测量不同浓度的氯化钠溶液电导率的试验,得出传感器能分辨电导率为8 S/m以上的物质的结论。

面向GIC的巨磁阻电流传感器的特性研究

地磁暴引发的地磁感应电流(geomagnetically induced current,GIC)侵入高铁电气系统可能影响高铁的安全运行,为了对GIC进行监测,本文设计了一个基于巨磁阻(giant magnetoresistance,GMR)效应的电流传感装置.该电流传感器装置由一个量程100 A且配备磁通聚集器的GMR传感器构成.本文探讨了传感器与导线成极端偏转角和水平偏移两种情况下对测量精度的影响,通过理论推导和有限元方法(finite element method,FEM)仿真进行了分析.仿真结果表明:当水平偏移控制在16 mm内时,测量误差<3.66%;当角度偏转控制在70°内时,测量差<6.62%;相比无磁通聚集器的传感器,灵敏度提高了19.7倍;极端位置下,测量误差减小可达121倍.同时实验结果表明,该装置测量准确度>97.2%,能够对GIC进行准确的监测.