现在对时间差值?t进行数学分析,同时对影响?t大小的因素进行分析。如图 2-3所示,分析过程中使用的三角波激励信号,假设三角波电流单周期产生的磁场强度函数为:
磁芯的饱和磁场强度为S H ,则在第一个周期里磁芯中的磁场强度函数为:
上式(5-2)为待测电流0 1 I ? 时,磁场强度的函数,即图 2-3 中黑色线。根据式(5-2)可以得出图中
当待测电流I1≠0时,假设 I1产生的磁场强度为H1,则磁场强度变为图2-3 中红色线所示,单个周期内磁场强度的函数变为:
式(5-4)为单磁芯时间差值表达式,H1为待测电流I1产生的磁场强度,它和电流大小成正比,而k 为激励三角波的斜率,它和三角波的频率成正比。因此得出结论,时间差?t与待测电流 I1的大小成正比,与激励信号的频率成反比。所以在待测电流1 I的大小不变的情况下,提高?t值可以提高传感器的灵敏度,若要提高?t值的大小,则需要减小激励信号的频率大小。
之前提到,时间差值的测量时通过微处理器完成,实际使用的微处理器为51 单片机,在测量时需要使用51 单片机内的定时/计数器,通过程序启动定时/计数器测量时间差值?t的大小,即用计数的总数值来近似表示时间差值?t的大小,再通过程序换算为待测电流I1的大小进行输出。而决定定时/计数器的计数周期的关键是时钟频率OSC f ,当单片机采用 12M 晶振时,可算得计数周期为:
本章主要对影响时间差式磁调制传感器的因素进行了研究分析,通过数学分析得出了两个主要影响时间差式磁调制传感器灵敏度大小的因素,激励信号的频率大小和单片机的时钟频率OSC f 。