CN118091223B - 电流传感器、电流测量方法、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电流测量技术领域，公开了一种电流传感器、电流测量方法、设备及存储介质，该电流传感器包括：磁场采集模块，包括三轴磁传感器芯片，用于获取其周围的当前磁场信息；驱动模块，用于带动三轴磁传感器芯片沿旋转圆周转动；运动信息模块，用于获取三轴磁传感器芯片的当前转动位置信息；控制模块，分别与磁场采集模块、驱动模块及运动信息模块连接，用于获取三轴磁传感器芯片的转动位置与磁场信息的对应关系，并依据该对应关系确定待测导线的当前电流值。本申请通过磁场采集模块、驱动模块、运动信息模块及控制模块的协同作用，在导体与电流传感器位置不固定前提下非接触式实现导体电流的精确测量，具有结构简单、测量精度高的有益效果。

Description

电流传感器、电流测量方法、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及电流测量技术领域，尤其涉及一种电流传感器、电流测量方法、设备及存储介质。

背景技术

为实现非接触式测量导体的电流，现有的电流传感器一般是在导体的外周放置磁传感单元以测量导体周围的磁场，进而确定测量导体的待测电流值。

由于磁传感单元周围的磁场较弱，受限于磁传感单元的测量精度，该待测电流值一般存在较大的误差。为改善磁传感器周围的磁场较弱的问题，一般通过聚磁环增强磁传感器周围的磁场，进而降低待测电流值的测量误差。由于聚磁环的体积较大，电流传感器的体积一般较大。

进一步地，为实现小体积且精确获取待测电流值，一般采用点阵式电流传感器，即在不增加聚磁环基础上，将电流传感器中磁传感单元的数量设置为多个，该多个磁传感单元呈环形阵列布置于待测导线的外周且将待测导线限制于环形阵列的中心区域，通过对各磁传感单元的输出进行求和或平均后，确定测量导体的待测电流值。该待测电流值受磁传感单元数量的影响较大，磁传感单元的数量越多，待测电流值就越准确。当测量导体自由设于该环形阵列所包围的内部区域时，由于磁传感单元只能测量特定方向的磁场，待测电流值一般存在较大误差，主要由于待测导体远离环形阵列的中心区域或与环形阵列倾斜放置等的影响。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种电流传感器、电流测量方法、设备及存储介质，旨在改善电流传感器与测量导体位置不固定导致其电流测量精度不高的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种电流传感器，包括：

磁场采集模块，包括三轴磁传感器芯片，用于获取所述三轴磁传感器芯片周围的当前磁场信息；

驱动模块，用于带动所述三轴磁传感器芯片沿旋转圆周转动；

运动信息模块，用于获取所述三轴磁传感器芯片的当前转动位置信息；

控制模块，分别与所述磁场采集模块、所述驱动模块及所述运动信息模块连接，用于获取所述三轴磁传感器芯片的转动位置与磁场信息的对应关系，并依据所述对应关系确定待测导线的当前电流值，其中，所述待测导线位于所述旋转圆周所包围的区域内。

可选地，所述控制模块用于控制所述驱动模块运动，使所述三轴磁传感器芯片沿第一方向转动；

所述控制模块还用于通过所述运动信息模块确定所述三轴磁传感器芯片是否转动至至少一个预设位置；

所述控制模块还用于在确定所述三轴磁传感器芯片转动至所述至少一个预设位置时，获取所述三轴磁传感器芯片周围的当前磁场信息。

可选地，所述旋转圆周包括m个所述预设位置，其中m>1，以使得到多个预设位置的磁场信息；

所述当前电流值与所述待测导线的放置位置及所述m个预设位置所对应的磁场信息有关。

可选地，所述三轴磁传感器芯片包括X轴磁传感单元、Y轴磁传感单元及Z轴磁传感单元，其中所述X轴磁传感单元用于感应所述三轴磁传感器芯片周围的沿X轴方向的磁场强度，输出X轴电信号；所述Y轴磁传感单元用于感应所述三轴磁传感器芯片周围的沿Y轴方向的磁场强度，输出Y轴电信号；所述Z轴磁传感单元用于感应所述三轴磁传感器芯片周围的沿Z轴方向的磁场强度，输出Z轴电信号；所述X轴方向、所述Y轴方向及所述Z轴方向彼此正交；

各预设位置所对应的磁场信息包括所述X轴电信号、Y轴电信号及Z轴电信号；

所述当前电流值I符合公式：

其中，H_ix为所述三轴磁传感器芯片在第i个转动位置的X轴电信号；H_iy为所述三轴磁传感器芯片在第i个转动位置的Y轴电信号；H_iz为所述三轴磁传感器芯片在第i个转动位置的Z轴电信号；k与待测导线的放置位置有关。

可选地，当所述待测导线正交于所述旋转圆周所在的第一平面时，k为预设固定值；

当所述待测导线斜交于所述第一平面时，k＝k₁×k₂，其中k₁为一常数，k₂与所述m个预设位置所对应的磁场信息有关；

可选地，所述Z轴方向平行于所述第一平面；

当所述待测导线朝X轴方向斜交于所述第一平面时，

其中，max(H_1z，…，H_mz)为m个预设位置所对应的磁场信息中各Z轴电信号的最大值；max(H_1y，…，H_my)为m个预设位置所对应的磁场信息中各Y轴电信号的最大值。

可选地，所述运动信息模块包括光栅和光电门传感器；

所述光栅与所述三轴磁传感器芯片固定连接；

所述光电门传感器用于感应所述光栅的位置。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种电流测量方法，所述方法应用于所述电流传感器检测待测导线的电流，所述方法包括：

实时获取三轴磁传感器芯片周围的当前磁场信息；

驱动所述三轴磁传感器芯片沿旋转圆周转动，其中所述待测导线位于所述旋转圆周所包围的区域内；

在所述三轴磁传感器芯片处于转动状态时，获取所述三轴磁传感器芯片的当前转动位置信息，并依据所述当前转动位置信息确定所述三轴磁传感器芯片是否经过所述旋转圆周的预设位置，所述预设位置包括多个；

在确定所述三轴磁传感器芯片经过所述预设位置时，将所述三轴磁传感器芯片周围的当前磁场信息作为所述预设位置所对应的磁场信息，进而得到所述三轴磁传感器芯片的转动位置与磁场信息的对应关系；

依据所述转动位置与磁场信息的对应关系，确定所述待测导线的当前电流值。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种电流测量设备，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的电流测量程序，所述电流测量程序配置为实现所述的电流测量方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种存储介质，所述存储介质上存储有电流测量程序，所述电流测量程序被处理器执行时实现所述的电流测量方法的步骤。

本发明通过实时获取三轴磁传感器芯片周围的当前磁场信息；驱动三轴磁传感器芯片沿旋转圆周转动，其中待测导线位于旋转圆周所包围的区域内；在三轴磁传感器芯片处于转动状态时，获取三轴磁传感器芯片的当前转动位置信息，并依据当前转动位置信息确定三轴磁传感器芯片是否经过旋转圆周的预设位置，预设位置包括多个；在确定三轴磁传感器芯片经过预设位置时，将三轴磁传感器芯片周围的当前磁场信息作为预设位置所对应的磁场信息，进而得到三轴磁传感器芯片的转动位置与磁场信息的对应关系；依据转动位置与磁场信息的对应关系，确定待测导线的当前电流值。通过磁场采集模块、驱动模块、运动信息模块及控制模块的协同作用，在导体与电流传感器位置不固定前提下非接触式实现导体电流的精确测量，具有结构简单、测量精度高的有益效果。

附图说明

图1为本发明电流传感器第一实施例的结构框图；

图2为本发明偏心情况示意图；

图3为本发明电流测量方法第一实施例的流程示意图；

图4为本发明电流测量方法第二实施例的流程示意图；

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，图1为本发明电流传感器第一实施例的结构框图。

在本实施例中，电流传感器包括控制模块10以及分别与控制模块连接的磁场采集模块20、驱动模块30以及运动信息模块40。

磁场采集模块20，包括三轴磁传感器芯片，用于获取三轴磁传感器芯片周围的当前磁场信息。

可以理解的是，三轴磁传感器芯片是一种能够同时测量三维空间(X、Y、Z三个正交轴向)磁场强度的集成电路。在本实施例中，三轴磁传感器芯片可基于但不限于霍尔效应或各向异性磁阻效应、巨磁阻效应、遂穿磁阻效应等原理设计的芯片，这些芯片广泛应用于导航系统、电子罗盘、无人机定位、手机和平板电脑的姿态感应、工业自动化控制等领域，可以用于精确感知环境中的磁场变化，并且由于集成度高，能够在单一芯片上实现对磁场全方位的实时监测。在实际应用中，三轴磁传感器芯片不仅能够提供静态磁场的数据，还能检测动态变化的磁场信息，对于运动物体的位置、方向及速度估算有重要作用。通过相应的信号处理算法，可以进一步提高数据精度并减少外部噪声干扰的影响。在本实施例中，磁场采集模块20将三轴磁传感器芯片安装在旋转及连接机构上，以使三轴磁传感器芯片运动位置在固定圆周上，检测圆周上各点的磁场分布，处理后的三维磁场数据可以实时推送给控制模块，传感器只使用一个芯片，无需对芯片进行匹配，实时得到位置和磁场数据的对应关系。整个流程是一个连续的过程，确保传感器能够实时监测环境中的三维磁场变化。

图2为偏心情况示意图，当圆柱型导体位于圆周中心时其在三轴磁传感器芯片处产生的磁场方向A与三轴磁传感器芯片灵敏度方向B平行，传感器正常工作。当导体偏离原位置或者发生倾斜时，其在三轴磁传感器芯片位置上产生的磁场方向A’与三轴磁传感器芯片灵敏度方向B’不平行，导体偏离原位置或者倾斜引发的偏心，会导致三轴磁传感器芯片位置上产生的磁场与三轴磁传感器芯片灵敏度方向不平行，使得采集三轴磁场信息的准确度不高，从而导致测量电流值偏差较大。

驱动模块30，用于带动三轴磁传感器芯片沿旋转圆周转动。

需要理解的是，在本实施例中，驱动模块是由电机、传动机构以及旋转平台组成。其中，电机提供动力，传动机构将电机的直线运动或高速旋转转化为适合三轴磁传感器芯片所需的低速稳定旋转。磁场采集模块通过三轴磁传感器芯片与驱动模块的旋转平台连接，当驱动模块工作时，就会通过传动机构带动旋转平台进而使三轴磁传感器芯片沿着预设的圆形轨迹进行旋转。本实施例对驱动模块的结构不做限制，并不局限于此处详述的实施例中所描述的结构，凡基于本发明公开的内容，采用等同替换或等效变换的形式所得到的所有技术方案，只要它们并未超出本发明所揭示的精神和范围，均视为属于本发明要求保护的范围之内

运动信息模块40，用于获取三轴磁传感器芯片的当前转动位置信息。

需要理解的是，在本实施例中，运动信息模块40包括光栅和光电门传感器，光栅与三轴磁传感器芯片固定连接，光电门传感器用于感应光栅的位置，光栅通常是带孔或刻线的编码盘，光栅随被监测对象一同转动，而光电门则固定在特定位置，当光栅上的孔或刻线通过光电门时，会形成周期性的遮挡和透射现象，当光栅转动时，光电门内部的光源发出光线，透过光栅的孔或刻线照射到接收器上。当光栅的孔或刻线遮挡住光线时，接收器接收到的光强度会发生变化，从而产生一个电平信号。光电门传感器通过将这些光强度变化转换为电信号，并经过内置电路进行整形、放大等处理，生成一系列脉冲信号，每个脉冲信号代表光栅的一个单位位移，运动信息模块40通过计数这些脉冲信号的数量和频率，可以精确测量出光栅的转动速度、角度以及旋转方向等运动信息，并将这些数据实时发送给控制模块10。运动信息模块40使用光栅及配套光电门确定三轴磁传感器芯片当前旋转位置，能够提供关于三轴磁传感器芯片动态行为的详细信息，有助于实现精准的运动控制和状态监测。本实施例对运动信息模块的结构不做限制，并不局限于此处详述的实施例中所描述的结构，凡基于本发明公开的内容，采用等同替换或等效变换的形式所得到的所有技术方案，只要它们并未超出本发明所揭示的精神和范围，均视为属于本发明要求保护的范围之内。

控制模块10分别与磁场采集模块20、驱动模块30及运动信息模块40连接，用于获取三轴磁传感器芯片的转动位置与磁场信息的对应关系，并依据该对应关系确定待测导线的当前电流值，其中，待测导线位于旋转圆周所包围的区域内。

需要理解的是，控制模块10除了用于计算电流值，还用于在传感器内部发布各个指令给其他模块的控制部分。

本实施例通过磁场采集模块获取三轴磁传感器芯片周围的当前磁场信息；驱动模块带动三轴磁传感器芯片沿旋转圆周转动；运动信息模块获取三轴磁传感器芯片的当前转动位置信息；控制模块获取三轴磁传感器芯片的转动位置与磁场信息的对应关系，并依据该对应关系确定待测导线的当前电流值。通过磁场采集模块、驱动模块、运动信息模块及控制模块的协同作用，在导体与电流传感器位置不固定前提下非接触式实现导体电流的精确测量，具有结构简单、测量精度高的有益效果。

基于上述第一实施例的结构框图，提出本发明电流传感器的第二实施例。

在本实施例中，控制模块10用于控制驱动模块30运动，使三轴磁传感器芯片沿第一方向转动。

需要理解的是，在本实施例中，第一方向预设为顺时针转动，驱动模块30带动三轴磁传感器芯片是沿旋转圆周转动，在本实施例中，旋转圆周包括m个预设位置，其中m>1，以使得到多个预设位置的磁场信息；当前电流值与待测导线的放置位置及m个预设位置所对应的磁场信息有关。

控制模块10还用于通过运动信息模块40确定三轴磁传感器芯片是否转动至至少一个预设位置。

需要说明的是，在本实施例中，三轴磁传感器芯片开始旋转时，磁场采集模块20启动对周围磁场强度在三个正交轴向X、Y、Z轴上的实时监测，每当检测到三轴磁传感器芯片旋转导致的磁场变化，并且运动信息模块40中计数器增加时，同步获取当前时刻的三维磁场数据值，确保每个增量位置对应一组精确的磁场读数。这一过程将持续进行，直到控制模块10检测到三轴磁传感器芯片完成一个完整的旋转周期，也就是旋转了一周，此时将收集到整个圆周上均匀分布的三维磁场数据点，通过连续获取三轴磁传感器芯片在不同旋转角度下测量的三维磁场数据，并结合数学模型和算法处理，最终还原出整个圆周范围内的精确磁场分布情况。

控制模块10还用于在确定三轴磁传感器芯片转动至至少一个预设位置时，获取三轴磁传感器芯片周围的当前磁场信息。

需要理解的是，当三轴磁传感器芯片随被测物体旋转时，其内部的三个正交排列的磁敏感元件会连续不断地感应到周围磁场在X、Y、Z三个轴向上的分量变化。通过通信接口控制模块定期读取三轴磁传感器芯片输出的寄存器中的数值，这些数值对应的就是X轴、Y轴和Z轴的磁场强度，即三轴磁场传感器芯片的各轴磁场测量值为Hx、Hy、Hz。随着三轴磁传感器芯片转动，系统持续记录每个角度位置下对应的三维磁场测量值。

可以理解的是，三轴磁传感器芯片包括X轴磁传感单元、Y轴磁传感单元及Z轴磁传感单元，其中X轴磁传感单元用于感应三轴磁传感器芯片周围的沿X轴方向的磁场强度，输出X轴电信号；Y轴磁传感单元用于感应三轴磁传感器芯片周围的沿Y轴方向的磁场强度，输出Y轴电信号；Z轴磁传感单元用于感应三轴磁传感器芯片周围的沿Z轴方向的磁场强度，输出Z轴电信号；X轴方向、Y轴方向及Z轴方向彼此正交；各预设位置所对应的磁场信息包括X轴电信号、Y轴电信号及Z轴电信号。

当前电流值I符合公式：

其中，H_ix为三轴磁传感器芯片在第i个转动位置的X轴电信号；H_iy为三轴磁传感器芯片在第i个转动位置的Y轴电信号；H_iz为三轴磁传感器芯片在第i个转动位置的Z轴电信号；k与待测导线的放置位置有关。

在本实施例中，电信号是指与磁场强度成比例的电压值，根据安培环路定理，在稳恒磁场中，磁感应强度B沿任何闭合路径的线积分，等于这闭合路径所包围的各个电流的代数和乘以磁导率，又由于空气中磁导率均匀并约等于真空磁导率，经变化后得到环路上的磁场强度与包围电流的关系如下式：

∮Bdl＝u₀ΣI；

假设光栅分辨率为φ°，则磁场传感器所在位置可能就有360/φ种，记为m，则计数器转过一周的计数值为m，取初始计数值为1，记计数器为n(1≤n≤m)时，三轴磁场传感器芯片的X、Y、Z三个轴向上的分量分别为Hxn、Hyn、Hzn，则各点采集得到的磁场值Hn和采集得到的各轴磁场输出值有以下关系：

经离散化，假设三轴磁传感器芯片运动圆周半径为r，k为与n和r相关的某一比例系数，则被测电流I与各采集点的磁场值Hn之间的近似关系可以通过积分的原理得出：

当待测导线正交于旋转圆周所在的第一平面时，k为预设固定值；当待测导线斜交于第一平面时，k＝k₁×k₂，其中k₁为一常数，k₂与m个预设位置所对应的磁场信息有关。

可以理解的是，对于上述的k₂可以有不同的值，与待测导线的倾斜角度有关系，Z轴方向平行于第一平面，当待测导线朝X轴方向斜交于第一平面时，

其中，max(H_1z，…，H_mz)为m个预设位置所对应的磁场信息中各Z轴电信号的最大值；max(H_1y，…，H_my)为m个预设位置所对应的磁场信息中各Y轴电信号的最大值。

本实施例通过控制模块控制驱动模块运动，使三轴磁传感器芯片沿第一方向转动；控制模块通过运动信息模块确定三轴磁传感器芯片是否转动至至少一个预设位置；控制模块在确定三轴磁传感器芯片转动至至少一个预设位置时，获取三轴磁传感器芯片周围的当前磁场信息，能够实时获取三轴磁传感器芯片的多方位磁场信息，提高磁场测量的全面性和准确性。

参照图3，图3为本发明电流测量方法第一实施例的流程示意图。

步骤S10，实时获取三轴磁传感器芯片周围的当前磁场信息。

需要理解的是，磁场采集模块获取三轴磁传感器芯片周围的当前磁场信息，传感器工作环境为测量低频交流电流或者低频直流电流，三轴磁传感器芯片采集磁场数据包括上电后，三轴磁传感器芯片进行内部电路初始化，根据应用需求通过I2C或SPI接口设置传感器的工作模式、采样率、分辨率、量程等参数。传感器内部包含三个互相垂直的磁敏元件，分别对应X、Y、Z轴方向。当外部磁场作用于传感器时，每个轴向的元件会产生与磁场强度成比例的电压信号。这些微弱的电压信号会被内部集成的信号调理电路进行放大和调整，以便进一步处理。放大后的模拟信号会通过ADC转化为数字信号。主控制器通过I2C或SPI接口从三轴磁传感器芯片中读取X、Y、Z三个轴向的数字化磁场强度值。控制器接收到原始数值后，可能需要对数据进行校准以提高精度，例如偏移补偿、温度补偿，并根据实际应用场景进行必要的计算，比如计算地磁倾角、磁偏角以及航向角等信息。

步骤S20，驱动三轴磁传感器芯片沿旋转圆周转动，其中待测导线位于旋转圆周所包围的区域内。

需要理解的是，驱动模块带动三轴磁传感器芯片沿旋转圆周转动，当驱动模块启动后，会带动三轴磁传感器芯片绕某个固定轴线做圆周运动。在此过程中，三轴磁传感器芯片不断捕捉并转换成电信号的磁场变化信息。

步骤S30，在三轴磁传感器芯片处于转动状态时，获取三轴磁传感器芯片的当前转动位置信息，并依据当前转动位置信息确定三轴磁传感器芯片是否经过旋转圆周的预设位置，预设位置包括多个。

需要说明的是，在本实施例中，运动信息模块包括光栅和光电门传感器，光栅是一种编码盘，它被用于精确测量旋转角度或者位置信息，驱动模块是由电机、传动机构以及旋转平台组成，为了避免电机振动对三轴磁传感器芯片采集造成外部干扰，将三轴磁传感器芯片与光栅固定在同一旋转平台上，通过传动机构带动旋转平台进行旋转，然后三轴磁传感器芯片和光栅同步旋转，使得电机与三轴磁传感器芯片之间不存在直接接触。由于光栅随三轴磁传感器芯片一同转动，而光电门固定在特定位置，当光栅上的孔或刻线通过光电门传感器时，会形成周期性的遮挡和透射现象，当光栅转动时，光电门内部的光源发出光线，透过光栅的孔或刻线照射到接收器上。当光栅的孔或刻线遮挡住光线时，接收器接收到的光强度会发生变化，从而产生一个电平信号。，根据对电平信号进行解析，得到三轴磁传感器芯片的转动位置信息。

步骤S40，在确定三轴磁传感器芯片经过预设位置时，将三轴磁传感器芯片周围的当前磁场信息作为预设位置所对应的磁场信息，进而得到三轴磁传感器芯片的转动位置与磁场信息的对应关系。

可以理解的是，系统通过驱动电磁电机带动连接结构旋转，其中包含了三轴磁传感器芯片和光栅的组件，当电磁电机接收到指令开始运转时，同时启动计数器进行计数。随着三轴磁传感器芯片随电机驱动而旋转，磁场采集模块会实时监测并记录每个增量位置下三轴磁传感器芯片周围的三维磁场数据，包括X轴、Y轴、Z轴的磁场测量值，每当计数器增加一个单位，磁场采集模块都会再次获取并保存当前时刻的三维磁场数据。这个过程持续进行，直到检测到三轴磁传感器芯片完成一个完整的圆周转动。

步骤S50，依据转动位置与磁场信息的对应关系，确定待测导线的当前电流值。

控制模块获取三轴磁传感器芯片的转动位置与磁场信息的对应关系，并依据该对应关系确定待测导线的当前电流值，其中，待测导线位于旋转圆周所包围的区域内。

本实施例通过实时获取三轴磁传感器芯片周围的当前磁场信息；驱动三轴磁传感器芯片沿旋转圆周转动，其中待测导线位于旋转圆周所包围的区域内；在三轴磁传感器芯片处于转动状态时，获取三轴磁传感器芯片的当前转动位置信息，并依据当前转动位置信息确定三轴磁传感器芯片是否经过旋转圆周的预设位置，预设位置包括多个；在确定三轴磁传感器芯片经过预设位置时，将三轴磁传感器芯片周围的当前磁场信息作为预设位置所对应的磁场信息，进而得到三轴磁传感器芯片的转动位置与磁场信息的对应关系；依据转动位置与磁场信息的对应关系，确定待测导线的当前电流值。通过磁场采集模块、驱动模块、运动信息模块及控制模块的协同作用，在导体与电流传感器位置不固定前提下非接触式实现导体电流的精确测量，具有结构简单、测量精度高的有益效果。

参照图4，图4为本发明电流测量方法第二实施例的流程示意图。

上述第二实施例的步骤40之前，还包括：

步骤S401，控制模块控制驱动模块运动，使三轴磁传感器芯片沿第一方向转动。

可以理解的是，当三轴磁传感器芯片随被测物体旋转时，其内部的三个正交排列的磁敏感元件会连续不断地感应到周围磁场在X、Y、Z三个轴向上的分量变化。通过通信接口控制模块定期读取三轴磁传感器芯片输出的寄存器中的数值，这些数值对应的就是X轴、Y轴和Z轴的磁场强度，随着三轴磁传感器芯片转动，系统持续记录每个角度位置下对应的三维磁场测量值，直到完成一个完整的圆周旋转。

步骤S402，控制模块通过运动信息模块确定三轴磁传感器芯片是否转动至至少一个预设位置。

需要说明的是，控制模块与运动信息模块紧密协作，共同确保三轴磁传感器芯片按照预期的方式完成转动操作并达到预设的检测位置。在实际运作中，控制模块实时监测和分析来自运动信息模块的数据反馈，这些数据包含了关于三轴磁传感器芯片运动状态的关键信息，比如当前的位置、速度、加速度以及角位置等，运动信息模块能高精度地捕捉和记录三轴磁传感器芯片在转动过程中的角度变化。当三轴磁传感器芯片开始沿第一方向转动时，运动信息模块持续不断地采集其动态数据，并将这些数据实时传递给控制模块。

步骤S403，控制模块在确定三轴磁传感器芯片转动至至少一个预设位置时，获取三轴磁传感器芯片周围的当前磁场信息。

需要理解的是，在本实施例中，每当三轴磁传感器芯片转动一个圈，控制模块就会接收到运动信息模块传递的信息，控制模块接收到这些信息后，通过内置的算法对三轴磁传感器芯片的当前位置与预设位置列表进行比对和计算。一旦确认三轴磁传感器芯片已经到达任何一个预设的位置点，它将会采集此刻的磁场数据。

本实施例控制模块控制驱动模块运动，使三轴磁传感器芯片沿第一方向转动；控制模块通过运动信息模块确定三轴磁传感器芯片是否转动至至少一个预设位置；控制模块在确定三轴磁传感器芯片转动至少一个预设位置时，获取三轴磁传感器芯片周围的当前磁场信息，能够更完整和精确地描述磁场在三维空间中的真实分布情况，提高测量精度。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种电流测量设备，电流测量设备包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的电流测量程序，电流测量程序配置为实现如上文的电流测量方法的步骤。

由于本电流测量设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

此外，本发明实施例还提出一种存储介质，存储介质上存储有电流测量程序，电流测量程序被处理器执行时实现如上文的电流测量方法的步骤。

由于本存储介质采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

应当理解的是，以上仅为举例说明，对本发明的技术方案并不构成任何限定，在具体应用中，本领域的技术人员可以根据需要进行设置，本发明对此不做限制。

需要说明的是，以上所描述的工作流程仅仅是示意性的，并不对本发明的保护范围构成限定，在实际应用中，本领域的技术人员可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部来实现本实施例方案的目的，此处不做限制。

另外，未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明任意实施例所提供的工程模式控制方法，此处不再赘述。

此外，需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种电流传感器，其特征在于，包括：

磁场采集模块，包括三轴磁传感器芯片，用于获取所述三轴磁传感器芯片周围的当前磁场信息；

驱动模块，用于带动所述三轴磁传感器芯片沿旋转圆周转动；

运动信息模块，用于获取所述三轴磁传感器芯片的当前转动位置信息；

控制模块，分别与所述磁场采集模块、所述驱动模块及所述运动信息模块连接，用于获取所述三轴磁传感器芯片的转动位置与磁场信息的对应关系，并依据所述对应关系确定待测导线的当前电流值，其中，所述待测导线位于所述旋转圆周所包围的区域内；

所述三轴磁传感器芯片包括X轴磁传感单元、Y轴磁传感单元及Z轴磁传感单元，其中所述X轴磁传感单元用于感应所述三轴磁传感器芯片周围的沿X轴方向的磁场强度，输出X轴电信号；所述Y轴磁传感单元用于感应所述三轴磁传感器芯片周围的沿Y轴方向的磁场强度，输出Y轴电信号；所述Z轴磁传感单元用于感应所述三轴磁传感器芯片周围的沿Z轴方向的磁场强度，输出Z轴电信号；所述X轴方向、所述Y轴方向及所述Z轴方向彼此正交；

各预设位置所对应的磁场信息包括所述X轴电信号、Y轴电信号及Z轴电信号；

所述当前电流值I符合公式：

其中，H_ix为所述三轴磁传感器芯片在第i个转动位置的X轴电信号；H_iy为所述三轴磁传感器芯片在第i个转动位置的Y轴电信号；H_iz为所述三轴磁传感器芯片在第i个转动位置的Z轴电信号；k与待测导线的放置位置有关；

当所述待测导线正交于所述旋转圆周的第一平面时，k为预设固定值；

当所述待测导线斜交于所述第一平面时，k＝k₁×k₂，其中k₁为一常数，k₂与所述三轴磁传感器芯片的当前转动位置信息所对应的磁场信息有关；所述Z轴方向平行于所述第一平面；

当所述待测导线朝X轴方向斜交于所述第一平面时，

其中，max(H_1z,…,H_mz)为m个预设位置所对应的磁场信息中各Z轴电信号的最大值；max(H_1y,…,H_my)为m个预设位置所对应的磁场信息中各Y轴电信号的最大值。

2.根据权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，

所述控制模块用于控制所述驱动模块运动，使所述三轴磁传感器芯片沿第一方向转动；

所述控制模块还用于通过所述运动信息模块确定所述三轴磁传感器芯片是否转动至至少一个预设位置；

所述控制模块还用于在确定所述三轴磁传感器芯片转动至所述至少一个预设位置时，获取所述三轴磁传感器芯片周围的当前磁场信息。

3.根据权利要求2所述的电流传感器，其特征在于，

所述旋转圆周包括m个所述预设位置，其中m>1，以使得到多个预设位置的磁场信息；

所述当前电流值与所述待测导线的放置位置及所述m个预设位置所对应的磁场信息有关。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的电流传感器，其特征在于，所述运动信息模块包括光栅和光电门传感器；

所述光栅与所述三轴磁传感器芯片固定连接；

所述光电门传感器用于感应所述光栅的位置。

5.一种电流测量方法，其特征在于，应用如权利要求1-4中任一项所述电流传感器检测待测导线的电流，所述方法包括：

实时获取三轴磁传感器芯片周围的当前磁场信息；

驱动所述三轴磁传感器芯片沿旋转圆周转动，其中所述待测导线位于所述旋转圆周所包围的区域内；

在所述三轴磁传感器芯片处于转动状态时，获取所述三轴磁传感器芯片的当前转动位置信息，并依据所述当前转动位置信息确定所述三轴磁传感器芯片是否经过所述旋转圆周的预设位置，所述预设位置包括多个；

在确定所述三轴磁传感器芯片经过所述预设位置时，将所述三轴磁传感器芯片周围的当前磁场信息作为所述预设位置所对应的磁场信息，进而得到所述三轴磁传感器芯片的转动位置与磁场信息的对应关系；

依据所述转动位置与磁场信息的对应关系，确定所述待测导线的当前电流值；

所述三轴磁传感器芯片包括X轴磁传感单元、Y轴磁传感单元及Z轴磁传感单元，其中所述X轴磁传感单元用于感应所述三轴磁传感器芯片周围的沿X轴方向的磁场强度，输出X轴电信号；所述Y轴磁传感单元用于感应所述三轴磁传感器芯片周围的沿Y轴方向的磁场强度，输出Y轴电信号；所述Z轴磁传感单元用于感应所述三轴磁传感器芯片周围的沿Z轴方向的磁场强度，输出Z轴电信号；所述X轴方向、所述Y轴方向及所述Z轴方向彼此正交；

各预设位置所对应的磁场信息包括所述X轴电信号、Y轴电信号及Z轴电信号；

所述当前电流值I符合公式：

其中，H_ix为所述三轴磁传感器芯片在第i个转动位置的X轴电信号；H_iy为所述三轴磁传感器芯片在第i个转动位置的Y轴电信号；H_iz为所述三轴磁传感器芯片在第i个转动位置的Z轴电信号；k与待测导线的放置位置有关；

当所述待测导线正交于所述旋转圆周的第一平面时，k为预设固定值；

当所述待测导线斜交于所述第一平面时，k＝k₁×k₂，其中k₁为一常数，k₂与所述三轴磁传感器芯片的当前转动位置信息所对应的磁场信息有关；所述Z轴方向平行于所述第一平面；

当所述待测导线朝X轴方向斜交于所述第一平面时，

其中，max(H_1z,…,H_mz)为m个预设位置所对应的磁场信息中各Z轴电信号的最大值；max(H_1y,…,H_my)为m个预设位置所对应的磁场信息中各Y轴电信号的最大值。

6.一种电流测量设备，其特征在于，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的电流测量程序，所述电流测量程序配置为实现如权利要求5所述的电流测量方法的步骤。

7.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有电流测量程序，所述电流测量程序被处理器执行时实现如权利要求5所述的电流测量方法的步骤。