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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

电流信号检测在电力、雷电防护行业有着广泛应用。在电源方面，电流检测在电源管理类芯片及系统中不可或缺，在各种开关变换器、电子产品适配器、功率放大器以及二次电源中均有广泛的应用。在矿井电网中，目前世界上一般采用无源检测法来检测电网中的电容和电流，但是由于检测中需要不断地调节传感器线圈位置，所以装置相应时间长、使用寿命短。2018年ti杯大学生电子设计竞赛题中也出现了电流检测装置的设计，该实验项目具有很好的工程应用和学科竞赛背景。

针对目前大多数电流测量装置测量精度不高，采样噪声大等问题提出一个非接触式电流信号检测装置。该装置以2种方式去实现，一种为使用新型器件程控滤波器，配合stm32单片机、电流传感线圈、电流-电压转化电路、有效值检测模块、adc、电压比较器等构成，使用了程控滤波器来滤出各次谐波，从而分别测幅值，减少采样噪声对电流信号测量的干扰，大大减轻了软件设计负担。另一种为采用fpga加高速ad，对电流信号进行高速信号采集，使电流信号能快速的被分析出来。最后对这2种方法做一个测量精度以及优缺点对比。

国内外研究现状

电流互感器的目前研究现状

1912年rogowski提出了穿心导体流通时，线圈两端产生感应电压，该感应电压与磁场强度成比例，但与线圈形状无关；此线圈被称为罗氏线圈。1966年，西德的heumann改善了rogowski线圈的结构，将线圈的准确度提高到了0.1%。20世纪70年代，我国清华大学、哈尔滨工业大学、上海互感器厂等开始研制电子式互感器。80年代，罗氏线圈取得了很大的进展，人们开始研究将罗氏线圈作为电流传感器的传感头，基于罗氏线圈传感器的电子式电流互感器样机开始试运行并取得成功。90年代初，美日等发达国家陆续公布了电力局安装的电子式互感器的运行情况和鉴定数据。世界其他国家纷纷投入资金、人力并取得重大进展。随着时间的推移，人们根据应用场合的不同和对罗氏线圈测量特征的改进，提出了不同结构的罗氏线圈传感器：柔性骨架罗氏线圈、刚性骨架罗氏线圈、pcb型罗氏线圈。进入二十一世纪，罗氏线圈开始实用化并在工业生产和电力系统领域得到深入发展，其应用范围拓展到直流大电流的测量、中低频周期电流的测量、电流变化率的测量等。2004年华中科技大学设计了小尺寸电子式低功耗电流互感器(lpct)。

2. 研究的基本内容

由任意波信号发生器产生的信号经功率放大电路驱动后，通过导线连接10Ω电阻负载，形成一电流环路；设计一采用非接触式传感的电流信号检测装置，检测环路电流信号的幅度及频率，并将信号的参数显示出来。

图1 系统功能示意图

3. 实施方案、进度安排及预期效果

以程控滤波器为核心的设计方案如下：以stm32f103vet6单片机为主控，由电流信号产生、电流互感、电流-电压转换、程控滤波器、有效值测量、a/d采样、电压比较、fpga等组成，将测得的数据通过tft屏显示。系统框图下图所示。

4. 参考文献

[1]赵玉富. 用rogowski线圈测量ma级小电流的研究[d].华中科技大学,2005.

[2]罗苏南. 组合式光学电压/电流互感器的研究与开发[d].华中科技大学,2000.

[3]faifer m, ottoboni r. an electronic current transformer based on rogowski coil[c]. instrumentation measurement technology conference. ieee, 2008.