高压功率放大器在电流传感器温漂与地磁场校正方法研究中的应用

实验名称：电流传感器输出测试

研究方向：电磁测试

测试目的：

为了克服测量过程中温度以及空间地磁场的影响，更好的提高TMR电流传感器的测量精度，本文还对环境干扰下的TMR电流传感器的输出校正进行研究。首先，针对TMR电流传感器受到强磁场干扰或故障下的异常输出数据，利用贝叶斯结合信息熵理论识别并剔除；其次，利用Adam算法优化深度信念网络的微调过程，重构空间地磁场、温度与TMR电流传感器测量输出的映射关系；最后，本文对所设计的TMR电流传感器进行了标定实验和误差分析，实验结果表明在-40℃~80℃的温度变化范围内，TMR电流传感器对温度以及空间地磁场的敏感程度明显降低。此外，通过对比4种不同算法数据处理后的误差，验证了本文所提算法在提高TMR电流传感器输出精度上的优越性，能够很好的满足智能电网的测量需求。

测试设备：ATA-4012高压功率放大器、信号发生器、电流传感器、示波器。

实验过程：

图：TMR电流传感器与实物封装

针对所设计TMR电流传感器的包括静态特性以及频率响应特性在内的主要特性进行测试。在室温25℃下，利用TMR电流传感器测试平台，对TMR电流传感器进行测试分析。

在使用TMR电流传感器之前，必须对其进行标定。利用TMR电流传感器输出校正平台对其进行静态特性测试，使用125TCF恒温箱将TMR电流传感器的工作环境设置为25℃室温，对所设计TMR电流传感器进行直流输入输出特性测试，用高精度电流源提供0-10A的被测直流电流，设置步长0.05A，将电流从0A逐渐增加至10A，记录TMR电流传感器的电压输出，得到TMR电流传感器的输入输出曲线如下图（a）所示，计算得到其绝对输出误差如下图（b）所示。

图：输入输出拟合曲线以及输出绝对误差

使用恒温箱将TMR电流传感器的工作环境设置为25℃室温，断开亥姆赫兹线圈的供电电流源，保持测试环境的纯净。因为电流源可以产生电流的频率有限，采用信号发生器配合功率放大器ATA-4012对闭环式TMR电流传感器进行频率响应测试。将TMR电流传感器的输出接入双通道示波器的A通道，同时将输入信号一并接入示波器另一通道B。保持待测电流的幅值不变，改变其电流频率，观察闭环TMR电流传感器的输入和输出信号之间的相位差，测量TMR电流传感器时将电流设定为0.2A，得到下图所示的不同频率下闭环TMR电流传感器的频率响应特性。

图：闭环TMR电流传感器的频率响应特性

从上图可以看出，闭环TMR电流传感器在DC到100kHz范围内，基本上没有太大的幅值衰减与相位延迟，从50kHz到1MHz范围内，其幅值逐渐衰减，且相位的延迟程度逐渐增加。当频率为500kHz时，闭环TMR电流传感器的输出电压衰减了-3dB，此时输出电压的相位滞后了14°，因此闭环TMR电流传感器的-3dB带宽能够达到500kHz。

实验结果：

测试结果表明所设计闭环式TMR电流传感器的灵敏度达到了200.03mV/A，线性度为0.2%，带宽为500kHz。此外，通过对TMR电流传感器进行标定实验和测量误差分析，实验结果表明，所提算法能够使TMR电流传感器的输出数据对温度以及空间地磁场的敏感程度明显降低。

安泰ATA-4012高压功率放大器：

图：ATA-4012高压功率放大器指标参数

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审核编辑 黄宇