隧道磁电阻技术在电力系统传感测量中的应用(2)

　　3隧道磁电阻传感器
　　3.1TMR电流传感器
　　TMR电流传感器通常采用惠斯通电桥结构，这种结构中包含有4个TMR元件，所有TMR元件均未屏蔽，但R1、R2和R3、R4的磁敏感方向相反。当磁场变化时，R1、R2电阻变大，而R3、R4电阻变小，这样可以输出较大的电压。TMR磁传感器也可以采用半桥结构，这种结构只包含2个磁敏感方向相反的TMR元件，虽然输出电压和灵敏度减小，但功耗低，尺寸小，成本低，使用更加灵活。
　　所示，与现有的电流互感器、感应式磁力计、霍尔传感器和OFCT电流传感器等电流测量方式相比，TMR电流传感器具有能够测量从直流到高频（MHz）信号、测量范围宽、灵敏度高、温度稳定性好、体积小等优点。而且，对于电力系统分布式测量和数据采集而言，TMR电流传感器具有结构简单、成本低廉、便于大规模推广使用的优势。
　　3.2TMR角度传感器
　　TMR角度传感器，TMR传感器平行贴近安装在转轴附近，并使转轴轴线垂直穿过传感器检测平面中心，转轴上放置磁铁，TMR传感器与磁铁间隙不变，磁铁随着转轴旋转，传感器磁敏感方向上的磁场分量呈正(余)弦变化，使用敏感轴正交的两个TMR传感器就可以检测360度角度变化。另一种角度测量方式，当齿轮转动时，靠近齿轮的永磁体磁场分布会发生变化，放置的TMR传感器将有周期性信号输出，通过对信号的分析处理即可得到转动角度变化。
　　4TMR传感器的不足
　　TMR传感器是一种新型高灵敏度磁敏传感器，适用于电力系统中各种交直流、电压、频率、位移、角度等的传感测量，但在实际推广使用中，还存在一些问题需要考虑。
　　（1）TMR传感器的本质是磁场测量，因此必须考虑电磁兼容性，需采用屏蔽、滤波等多种手段减小干扰。
　　（2）TMR传感器存在一定的磁滞误差，需通过数据预处理方式消除误差。
　　（3）TMR传感器属于有源测量方式，因此在分布式测量时要额外考虑供电电源。
　　（4）TMR传感器具有方向性，安装时要注意传感器敏感轴的位置和方向。
　　5总结
　　TMR传感器对于磁场具有很高的敏感性，可测量从直流到高频的电力信号，具有很宽的频率范围，可用于电流传感器、电压传感器、功率传感器、位移传感器、角度传感器、开关传感器等，与现有的传感器相比，TMR传感器具有灵敏度高、可靠性好、测量范围宽、抗恶劣环境、温度稳定性好、体积小、成本低等优点，对于智能电网分布式测量而言，具有广阔的应用前景。
　　参考文献
　　[1]陈树勇，宋书芳，李兰欣．智能电网技术综述[J].电网技术，2009，33(8),1-7
　　[2]戴道生.磁性薄膜研究的现状和未来[J].物理，2000,29(5),262-269