CN114034907B - 基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器测量电流的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于隧道磁阻阵列的电流传感器测量电流的方法和装置，其中，所述方法包括：采集N个隧道磁阻元件输出的N个电压信号；基于所述N个电压信号，利用基于遗传算法建立的多因素误差模型计算通过待测载流导体的电流值。基于所述电流传感器测量电流的方法和装置采用基于遗传算法的多因素误差模型，能够针对实际应用时待测载流导线并非完全垂直于电流传感器环形平面的情形，实现测量误差的补偿，提高了电流测量的测量精度。

Description

基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器测量电流的方法和装置

技术领域

本发明涉及电气信息测量技术领域,并且更具体地，涉及一种基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器测量电流的方法和装置、存储介质和电子设备。

背景技术

磁传感阵列是代替磁传感器加磁芯的有效方式，其基本原理是基于安培电流环路定律，利用围绕在载流导体周围的多个磁传感器测量磁场，磁传感器的加和近似于闭合环路，从而有效抵抗串扰噪声等，增加测量精度。这种方式于1990年提出，利用多个霍尔(Hall)传感器和积分电路针对DIII-D托卡马克装置中的大电流高精度测量进行了研究，同时实现了简单、稳定、低成本和低功耗的电流传感器，但是，霍尔传感器的带宽决定了电流测量带宽；1996年，AMR(Anisotropic Magnetoresistor)阵列被应用到大直流测量方法中，解决了Hall传感器等传统磁传感的敏感度不高而无法检测较小电流的问题，Ripka等在文章中使用了8个Philips KMZ10A1型AMR传感器，实现了5A电流的检测，同时分析了地磁场对检测精度的影响，也指出了传感器一致性的重要性；而后，ABB公司的Bazzocchi团队也开始对磁传感器阵列进行研究，详细介绍了环形磁传感器阵列的基本理论和串扰对其检测精度的影响，同时也提出了一种基于离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform，DFT)的被测电流分离方法；随着AMR传感器的技术发展，Ripka继续在2008年开发了基于AMR的环形阵列电流传感器，在±8A范围内的线性度误差可达±0.05％，分辨率为4mA。

虽然AMR传感器广泛应用于电子罗盘、车辆检测等领域，对比Hall元件，AMR具有更高的灵敏度，但线性范围相对较窄。另外在应用AMR时，需要布置Set/Reset线圈对其进行预设/复位操作，因而制造工艺复杂，线圈结构的引入在增加尺寸的同时也增加了功耗，因而无法在定量磁场测量中广泛应用。

因此，需要一种技术，能解决基于Hall、AMR的电流传感器存在的测量精度不高、线性区间小、带宽有限等问题。

发明内容

为了解决现有技术中基于Hall、AMR的电流传感器存在的测量精度不高、线性区间小、带宽有限等问题，并提高电流传感器测量电流的带宽，精确度，本发明提供一种基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器测量电流的方法和装置、存储介质和电子设备。

根据本发明实施例的一个方面，提供一种基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器测量电流的方法，所述电流传感器为环形结构，所述环形结构中包括N个隧道磁阻元件，所述方法包括：

采集N个隧道磁阻元件输出的N个电压信号；

基于所述N个电压信号，利用基于遗传算法建立的多因素误差模型计算通过待测载流导体的电流值。

可选地，在本发明上述方法实施例中，在采集N个隧道磁阻元件输出的N个电压信号之前还包括基于遗传算法建立多因素误差模型，具体地：

构造计算待测载流导体的电流值的非线性方程组，所述非线性方程组中第n个方程V_n的表达式为：

V_n＝f_n(I，I₀，β，α，d_unc，d_cross)

式中，n为基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器中隧道磁阻元件的编号，1≤n≤N，I为拟计算的通过待测载流导体的电流，I₀为串扰电流，d_cross为环形结构圆心到I₀的距离，d_unc为电流传感器至待测载流导体的偏心距离，α为编号是1的隧道磁阻元件到环形结构圆心向量和x轴的夹角，β为待载流导体与电流传感器环形平面的夹角，d_cross为串扰电流与拟计算的通过待测载流导体的电流的距离，所述方程组V_n＝f_n(I，I₀，β，α，d_unc，d_cross)的解为X＝(I，I₀，β，α，d_unc，d_cross)，X∈D，D为实数空间；

构造遗传算法中的目标函数F，所述目标函数F的表达式为：

利用所述目标函数F将所述非线性方程组求解转化为利用遗传算法流程寻找最优解X_p，其中，所述最优解X_p的表达式为：

X_p＝minF(I，I₀，β，α，d_unc，d_cross)。

可选地，在本发明上述方法实施例中，当构造计算待测载流导体的电流值的非线性方程组，所述非线性方程组中的变量满足下列约束条件：

I＝-I₀＜I_max

0≤β＜π/2

0≤α＜2π/N

0≤d_unc＜r

d_cross＞1.5×r

式中，I_max为设置的基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器的最大测量电流，由基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器的量程和r决定，r为I到环形结构圆心的距离向量。

根据本发明实施例的又一方面，提供一种基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器测量电流的装置，所述装置包括：

基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器，其为环形结构，用于采用N个隧道磁阻元件分别测量通过待测载流导线的电流信号，并将所述电流信号转换成N个电压信号后传输至数据采集单元；

数据采集单元，用于接收N个电压信号，并将所述N个电压信号和传输至上位机；

上位机，用于接收数据采集单元传输的N个电压信号，并基于所述N个电压信号，利用基于遗传算法建立的多因素误差模型计算通过待测载流导体的电流值。

可选地，在本发明上述装置实施例中，所述装置还包括供电单元，用于为基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器提供电源。

可选地，在本发明上述装置实施例中，上位机中包括误差模型单元，用于利用遗传算法建立多因素误差模型，具体地：

构造计算待测载流导体的电流值的非线性方程组，所述非线性方程组中第n个方程V_n的表达式为：

V_n＝f_n(I，I₀，β，α，d_unc，d_cross)

式中，n为基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器中隧道磁阻元件的编号，1≤n≤N，I为拟计算的通过待测载流导体的电流，I₀为串扰电流，d_cross为环形结构圆心到I₀的距离，d_unc为电流传感器至待测载流导体的偏心距离，α为编号是1的隧道磁阻元件到环形结构圆心向量和x轴的夹角，β为待载流导体与电流传感器环形平面的夹角，d_cross为串扰电流与拟计算的通过待测载流导体的电流的距离，所述方程组V_n＝f_n(I，I₀，β，α，d_unc，d_cross)的解为X＝(I，I₀，β，α，d_unc，d_cross)，X∈D，D为实数空间；

构造遗传算法中的目标函数F，所述目标函数F的表达式为：

利用所述目标函数F将所述非线性方程组求解转化为利用遗传算法流程寻找最优解X_p，其中，所述最优解X_p的表达式为：

X_p＝minF(I，I₀，β，α，d_unc，d_cross)。

可选地，在本发明上述装置实施例中，当误差模型单元构造计算待测载流导体的电流值的非线性方程组时，所述非线性方程组中的变量满足下列约束条件：

I＝-I₀＜I_max

0≤β＜π/2

0≤α＜2π/N

0≤d_unc＜r

d_cross＞1.5×r

式中，I_max为设置的基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器的最大测量电流，由基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器的量程和r决定，r为I到环形结构圆心的距离向量。

根据本发明实施例的又一方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述基于隧道磁阻阵列的电流传感器测量电流的方法中的任意一种。

根据本发明实施例的又一方面，提供一种电子设备，所述电子设备包括：

处理器；

用于存储所述处理器可执行指令的存储器；

所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行上述基于隧道磁阻阵列的电流传感器测量电流的方法中的任意一种。

本发明技术方案提供一种基于隧道磁阻阵列的电流传感器及测量电流的方法和装置、存储介质和电子设备，其中，所述方法包括：采集N个隧道磁阻元件输出的N个电压信号；基于所述N个电压信号，利用基于遗传算法建立的多因素误差模型计算通过待测载流导体的电流值。基于所述电流传感器测量电流的方法和装置采用基于遗传算法的多因素误差模型，能够针对实际应用时待测载流导线并非完全垂直于电流传感器环形平面的情形，实现测量误差的补偿，提高了电流测量的测量精度。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1是本发明一示例性实施例提供的基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器测量电流的方法的流程图；

图2是本发明一示例性实施例提供的基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器测量电流的原理图；

图3是本发明一示例性实施例提供的基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器测量电流的装置的结构示意图；

图4是本发明一示例性实施例提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面，将参考附图详细地描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。

应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

本领域技术人员可以理解，本发明实施例中的“第一”、“第二”等术语仅用于区别不同步骤、设备或模块等，既不代表任何特定技术含义，也不表示它们之间的必然逻辑顺序。

还应理解，在本发明实施例中，“多个”可以指两个或两个以上，“至少一个”可以指一个、两个或两个以上。

还应理解，对于本发明实施例中提及的任一部件、数据或结构，在没有明确限定或者在前后文给出相反启示的情况下，一般可以理解为一个或多个。

另外，本发明中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本发明中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

还应理解，本发明对各个实施例的描述着重强调各个实施例之间的不同之处，其相同或相似之处可以相互参考，为了简洁，不再一一赘述。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本发明实施例可以应用于终端设备、计算机系统、服务器等电子设备，其可与众多其它通用或专用计算系统环境或配置一起操作。适于与终端设备、计算机系统、服务器等电子设备一起使用的众所周知的终端设备、计算系统、环境和/或配置的例子包括但不限于：个人计算机系统、服务器计算机系统、瘦客户机、厚客户机、手持或膝上设备、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程消费电子产品、网络个人电脑、小型计算机系统﹑大型计算机系统和包括上述任何系统的分布式云计算技术环境，等等。

终端设备、计算机系统、服务器等电子设备可以在由计算机系统执行的计算机系统可执行指令(诸如程序模块)的一般语境下描述。通常，程序模块可以包括例程、程序、目标程序、组件、逻辑、数据结构等等，它们执行特定的任务或者实现特定的抽象数据类型。计算机系统/服务器可以在分布式云计算环境中实施，分布式云计算环境中，任务是由通过通信网络链接的远程处理设备执行的。在分布式云计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备的本地或远程计算系统存储介质上。

示例性方法

图1是本发明一示例性实施例提供的基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器测量电流的方法的流程图。所述电流传感器为环形结构，所述环形结构中包括N个隧道磁阻元件，本实施例可应用在电子设备上，如图1所示，所述方法包括以下步骤。

步骤101，采集N个隧道磁阻元件输出的N个电压信号。

步骤102，基于所述N个电压信号，利用基于遗传算法建立的多因素误差模型计算通过待测载流导体的电流值。

图2是本发明一示例性实施例提供的基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器测量电流的原理图。如图2所示，理想状态下，在三维笛卡尔坐标轴上，8个磁道磁阻元件S1至S8均匀地分布在半径为r的圆环上。隧道磁阻元件可焊接在PCB板上，以保证精确定位。每个元件的敏感方向S总是垂直于该电流传感器与环形母板圆心的半径向量r，即S·r＝0。假设待测载流导体穿过环形隧道磁阻阵列的中心点，且与阵列平面垂直，根据毕奥萨伐尔定(Biot-Savartlaw)，单个隧道磁阻元件输出的电压信号V_n可由以下公式表示：

式中，k_s表示隧道磁阻元件经过校准和磁滞补偿后的敏感度(假设所有隧道磁阻元件都已经过校准和磁滞补偿，响应曲线为线性且敏感度相同)，H为载流导体在该隧道磁阻元件的敏感点产生的磁场强度向量，I为通过待测载流导体的电流向量，为隧道磁阻元件敏感轴方向单位向量，即|S|＝1。但是，实际使用中，串扰、偏心、偏角和初始角都对会测量误差产生影响，而且影响测量精度的因素往往是同时存在的。因此，需要将串扰、偏心、偏角、和阵列初始角组合在一起进行分析，因此建立了多因素误差模型。

可选地，在采集N个隧道磁阻元件输出的N个电压信号之前还包括利用遗传算法建立多因素误差模型，具体地：

构造计算待测载流导体的电流值的非线性方程组，所述非线性方程组中第n个方程V_n的表达式为：

V_n＝f_n(I，I₀，β，α，d_unc，d_cross)

式中，结合图2可知，n为基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器中隧道磁阻元件的编号，1≤n≤N，I为拟计算的通过待测载流导体的电流，I₀为串扰电流，d_cross为环形结构圆心到I₀的距离，d_unc为电流传感器至待测载流导体的偏心距离，α为编号是1的隧道磁阻元件到环形结构圆心向量和x轴的夹角，β为待载流导体与电流传感器环形平面的夹角，d_cross为串扰电流与拟计算的通过待测载流导体的电流的距离，所述方程组V_n＝f_n(I，I₀，β，α，d_unc，d_cross)的解为X＝(I，I₀，β，α，d_unc，d_cross)，X∈D，D为实数空间；

构造遗传算法中的目标函数F，所述目标函数F的表达式为：

利用所述目标函数F将所述非线性方程组求解转化为利用遗传算法流程寻找最优解X_p，其中，所述最优解X_p的表达式为：

X_p＝minF(I，I₀，β，α，d_unc，d_cross)。

可选地，当构造计算待测载流导体的电流值的非线性方程组，所述非线性方程组中的变量满足下列约束条件：

I＝-I₀＜I_max

0≤β＜π/2

0≤α＜2π/N

0≤d_unc＜r

d_cross＞1.5×r

式中，I_max为设置的基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器的最大测量电流，由基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器的量程和r决定，r为I到环形结构圆心的距离向量。

表1为采用多因素误差模型测量电流与不采用多因素误差模型测量电流的误差对比表。

表1 N＝4和N＝8时测量误差对比表

N	不采用模型的εcal(％)	采用模型的εcal(％)	修正效果(％)
				4	2.59	1.15	55.62
8	2.19	0.332	84.87

由表1可以看出，通过使用采用遗传算法的多因素误差模型测量电流，与不采用模型进行误差修正的测量结果相比，在8个隧道磁阻元件时，精度提高了80％以上，同时证明了可利用N＝4的采用多因素误差模型的环形隧道磁阻阵列的电流传感器实现不进行各种误差修正时，采用N＝8时的环形隧道磁阻阵列的电流传感器的测量精度。采用本实施例提供的采用遗传算法的多因素误差模型能高效、稳定的实现基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器的测量误差修正，提高基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器测量电流的测量精度。

示例性装置

图3是本发明一示例性实施例提供的基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器测量电流的装置的结构示意图。如图3所示，本实施例所述基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器测量电流的装置包括：

基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器301，其为环形结构，用于采用N个隧道磁阻元件分别测量通过待测载流导线的电流信号，并将所述电流信号转换成N个电压信号后传输至数据采集单元；

数据采集单元302，用于接收N个电压信号，并将所述N个电压信号和传输至上位机；

上位机303，用于接收数据采集单元传输的N个电压信号，并基于所述N个电压信号，利用基于遗传算法建立的多因素误差模型计算通过待测载流导体的电流值。

可选地，在一实施例中，所述装置还包括供电单元，用于为基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器提供电源。

可选地，上位机303中包括误差模型单元，用于利用遗传算法建立多因素误差模型，具体地：

构造计算待测载流导体的电流值的非线性方程组，所述非线性方程组中第n个方程V_n的表达式为：

V_n＝f_n(I，I₀，β，α，d_unc，d_cross)

式中，n为基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器中隧道磁阻元件的编号，1≤n≤N，I为拟计算的通过待测载流导体的电流，I₀为串扰电流，d_cross为环形结构圆心到I₀的距离，d_unc为电流传感器至待测载流导体的偏心距离，α为编号是1的隧道磁阻元件到环形结构圆心向量和x轴的夹角，β为待载流导体与电流传感器环形平面的夹角，d_cross为串扰电流与拟计算的通过待测载流导体的电流的距离，所述方程组V_n＝f_n(I，I₀，β，α，d_unc，d_cross)的解为X＝(I，I₀，β，α，d_unc，d_cross)，X∈D，D为实数空间；

构造遗传算法中的目标函数F，所述目标函数F的表达式为：

利用所述目标函数F将所述非线性方程组求解转化为利用遗传算法流程寻找最优解X_p，其中，所述最优解X_p的表达式为：

X_p＝minF(I，I₀，β，α，d_unc，d_cross)。

可选地，当误差模型单元构造计算待测载流导体的电流值的非线性方程组时，所述非线性方程组中的变量满足下列约束条件：

I＝-I₀＜I_max

0≤β＜π/2

0≤α＜2π/N

0≤d_unc＜r

d_cross＞1.5×r

式中，I_max为设置的基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器的最大测量电流，由基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器的量程和r决定，r为I到环形结构圆心的距离向量。

本发明所述基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器测量电流的装置对待测载流导体进行误差修正，测量待测电流的步骤与本发明所述基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器测量电流的方法采取的步骤相同，并且达到的技术效果也相同，此处不再赘述。

示例性装备

图4是本发明一示例性实施例提供的电子设备的结构。该电子设备可以是第一设备和第二设备中的任一个或两者、或与它们独立的单机设备，该单机设备可以与第一设备和第二设备进行通信，以从它们接收所采集到的输入信号。图4图示了根据本公开实施例的电子设备的框图。如图4所示，电子设备包括一个或多个处理器401和存储器402。

处理器401可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制电子设备中的其他组件以执行期望的功能。

存储器402可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器401可以运行所述程序指令，以实现上文所述的被公开的各个实施例的软件程序的基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器测量电流的方法以及/或者其他期望的功能。在一个示例中，电子设备还可以包括：输入装置403和输出装置404，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构(未示出)互连。

此外，该输入装置403还可以包括例如键盘、鼠标等等。

该输出装置404可以向外部输出各种信息。该输出设备404可以包括例如显示器、扬声器、打印机、以及通信网络及其所连接的远程输出设备等等。

当然，为了简化，图4中仅示出了该电子设备中与本公开有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入/输出接口等等的组件。除此之外，根据具体应用情况，电子设备还可以包括任何其他适当的组件。

示例性计算机程序产品和计算机可读存储介质

除了上述方法和设备以外，本公开的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种实施例的基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器测量电流的方法中的步骤。

所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。

此外，本公开的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器测量电流的方法中的步骤。

所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

以上结合具体实施例描述了本公开的基本原理，但是，需要指出的是，在本公开中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本公开的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本公开为必须采用上述具体的细节来实现。

本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本公开中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

可能以许多方式来实现本公开的方法和装置。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本公开的方法和装置。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本公开的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本公开实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本公开的方法的机器可读指令。因而，本公开还覆盖存储用于执行根据本公开的方法的程序的记录介质。

还需要指出的是，在本公开的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本公开的等效方案。提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本公开。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本公开的范围。因此，本公开不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本公开的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (7)

1.一种基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器测量电流的方法，所述电流传感器为环形结构，所述环形结构中包括N个隧道磁阻元件，其特征在于，所述方法包括：

建立多因素误差模型，具体地：

构造计算待测载流导体的电流值的非线性方程组，所述非线性方程组中第n个方程V_n的表达式为：

V_n＝f_n(I，I₀，β，α，d_unc，d_cross)

式中，n为基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器中隧道磁阻元件的编号，1≤n≤N，I为拟计算的通过待测载流导体的电流，I₀为串扰电流，d_cross为环形结构圆心到I₀的距离，d_unc为电流传感器至待测载流导体的偏心距离，α为编号是1的隧道磁阻元件到环形结构圆心向量和x轴的夹角，β为待载流导体与电流传感器环形平面的夹角，d_cross为串扰电流与拟计算的通过待测载流导体的电流的距离，所述方程组V_n＝f_n(I，I₀，β，α，d_unc，d_cross)的解为X＝(I，I₀，β，α，d_unc，d_cross)，X∈D，D为实数空间；

构造遗传算法中的目标函数F，所述目标函数F的表达式为：

采集N个隧道磁阻元件输出的N个电压信号；

基于所述N个电压信号，利用所述目标函数F将所述非线性方程组求解转化为利用遗传算法流程寻找最优解X_p，所述最优解中包括通过待测载流导体的电流值，其中，所述最优解X_p的表达式为：

X_p＝minF(I，I₀，β，α，d_unc，d_cross)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当构造计算待测载流导体的电流值的非线性方程组，所述非线性方程组中的变量满足下列约束条件：

I＝-I₀＜I_max

0≤β＜π/2

0≤α＜2π/N

0≤d_unc＜r

d_cross＞1.5×r

式中，I_max为设置的基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器的最大测量电流，由基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器的量程和r决定，r为I到环形结构圆心的距离向量。

3.一种基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器测量电流的装置，其特征在于，所述装置包括：

基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器，其为环形结构，用于采用N个隧道磁阻元件分别测量通过待测载流导线的电流信号，并将所述电流信号转换成N个电压信号后传输至数据采集单元；

数据采集单元，用于接收N个电压信号，并将所述N个电压信号和传输至上位机；

上位机，用于基于遗传算法建立多因素误差模型，具体地：

构造计算待测载流导体的电流值的非线性方程组，所述非线性方程组中第n个方程V_n的表达式为：

V_n＝f_n(I，I₀，β，α，d_unc，d_cross)

式中，n为基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器中隧道磁阻元件的编号，1≤n≤N，I为拟计算的通过待测载流导体的电流，I₀为串扰电流，d_cross为环形结构圆心到I₀的距离，d_unc为电流传感器至待测载流导体的偏心距离，α为编号是1的隧道磁阻元件到环形结构圆心向量和x轴的夹角，β为待载流导体与电流传感器环形平面的夹角，d_cross为串扰电流与拟计算的通过待测载流导体的电流的距离，所述方程组V_n＝f_n(I，I₀，β，α，d_unc，d_cross)的解为X＝(I，I₀，β，α，d_unc，d_cross)，X∈D，D为实数空间；

构造遗传算法中的目标函数F，所述目标函数F的表达式为：

上位机还用于接收数据采集单元传输的N个电压信号，并基于所述N个电压信号，利用所述目标函数F将所述非线性方程组求解转化为利用遗传算法流程寻找最优解X_p，所述最优解包括通过待测载流导体的电流值，其中，所述最优解X_p的表达式为：

X_p＝minF(I，I₀，β，α，d_unc，d_cross)。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括供电单元，用于为基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器提供电源。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，当构造计算待测载流导体的电流值的非线性方程组时，所述非线性方程组中的变量满足下列约束条件：

I＝-I₀＜I_max

0≤β＜π/2

0≤α＜2π/N

0≤d_unc＜r

d_cross＞1.5×r

式中，I_max为设置的基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器的最大测量电流，由基于环形隧道磁阻阵列的电流传感器的量程和r决定，r为I到环形结构圆心的距离向量。

6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述权利要求1至2中任一项所述的方法。

7.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

处理器；

用于存储所述处理器可执行指令的存储器；

所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述可执行指令以实现上述权利要求1至2中任一项所述的方法。