實驗名稱：電流傳感器輸出測試

研究方向：電磁測試

測試目的：

為了克服測量過程中溫度以及空間地磁場的影響，更好的提高TMR電流傳感器的測量精度，本文還對環境干擾下的TMR電流傳感器的輸出校正進行研究。首先，針對TMR電流傳感器受到強磁場干擾或故障下的異常輸出數據，利用貝葉斯結合信息熵理論識別并剔除；其次，利用Adam算法優化深度信念網絡的微調過程，重構空間地磁場、溫度與TMR電流傳感器測量輸出的映射關系；最后，本文對所設計的TMR電流傳感器進行了標定實驗和誤差分析，實驗結果表明在-40℃~80℃的溫度變化范圍內，TMR電流傳感器對溫度以及空間地磁場的敏感程度明顯降低。此外，通過對比4種不同算法數據處理后的誤差，驗證了本文所提算法在提高TMR電流傳感器輸出精度上的優越性，能夠很好的滿足智能電網的測量需求。

測試設備：ATA-4012高壓功率放大器、信號發生器、電流傳感器、示波器。

實驗過程：

圖：TMR電流傳感器與實物封裝

針對所設計TMR電流傳感器的包括靜態特性以及頻率響應特性在內的主要特性進行測試。在室溫25℃下，利用TMR電流傳感器測試平臺，對TMR電流傳感器進行測試分析。

在使用TMR電流傳感器之前，必須對其進行標定。利用TMR電流傳感器輸出校正平臺對其進行靜態特性測試，使用125TCF恒溫箱將TMR電流傳感器的工作環境設置為25℃室溫，對所設計TMR電流傳感器進行直流輸入輸出特性測試，用高精度電流源提供0-10A的被測直流電流，設置步長0.05A，將電流從0A逐漸增加至10A，記錄TMR電流傳感器的電壓輸出，得到TMR電流傳感器的輸入輸出曲線如下圖（a）所示，計算得到其絕對輸出誤差如下圖（b）所示。

圖：輸入輸出擬合曲線以及輸出絕對誤差

使用恒溫箱將TMR電流傳感器的工作環境設置為25℃室溫，斷開亥姆赫茲線圈的供電電流源，保持測試環境的純凈。因為電流源可以產生電流的頻率有限，采用信號發生器配合功率放大器ATA-4012對閉環式TMR電流傳感器進行頻率響應測試。將TMR電流傳感器的輸出接入雙通道示波器的A通道，同時將輸入信號一并接入示波器另一通道B。保持待測電流的幅值不變，改變其電流頻率，觀察閉環TMR電流傳感器的輸入和輸出信號之間的相位差，測量TMR電流傳感器時將電流設定為0.2A，得到下圖所示的不同頻率下閉環TMR電流傳感器的頻率響應特性。

圖：閉環TMR電流傳感器的頻率響應特性

從上圖可以看出，閉環TMR電流傳感器在DC到100kHz范圍內，基本上沒有太大的幅值衰減與相位延遲，從50kHz到1MHz范圍內，其幅值逐漸衰減，且相位的延遲程度逐漸增加。當頻率為500kHz時，閉環TMR電流傳感器的輸出電壓衰減了-3dB，此時輸出電壓的相位滯后了14°，因此閉環TMR電流傳感器的-3dB帶寬能夠達到500kHz。

實驗結果：

測試結果表明所設計閉環式TMR電流傳感器的靈敏度達到了200.03mV/A，線性度為0.2%，帶寬為500kHz。此外，通過對TMR電流傳感器進行標定實驗和測量誤差分析，實驗結果表明，所提算法能夠使TMR電流傳感器的輸出數據對溫度以及空間地磁場的敏感程度明顯降低。

安泰ATA-4012高壓功率放大器：

圖：ATA-4012高壓功率放大器指標參數

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審核編輯黃宇