使用磁传感器的无接触电流测量

本申请要求2018年3月23日提交的标题为“使用磁传感器的无接触电流测量”的美国临时专利申请序列号62/647,044的权益和优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本公开总体上涉及测量电流，并且更具体地，涉及涉及使用磁传感器测量流过导体线的电流的装置和方法。

背景技术

在许多应用中，例如住宅、工业和汽车应用中，以非接触方式(例如，不与导线接触或断开)执行的通过导体电流的测量对于诊断，操作和保护目的很有用。为此，可以使用电子钳形表和其他使用磁性传感器(例如霍尔效应传感器)的电流测量设备。然而，使用磁传感器的当前测量提出了各种挑战。一个挑战是在不精确控制电线相对于电流测量设备的位置的情况下实现精确的测量。此外，当附近有其他载流导线时，准确测量流经导线的电流可能会带来挑战，因为流经此类导线的电流会干扰所需的电流测量。其他挑战包括同时通过多条电线进行电流测量，执行交流电(AC)测量和直流电(DC)测量的能力，以及提供一种在紧凑空间中使用时不会太大的电流测量设备的能力。

希望使用能够改善这些挑战中的一项或多项的磁传感器进行非接触式电流测量的技术。

附图说明

为了提供对本公开及其特征和优点的更完整的理解，结合附图参考以下描述，其中，相同的附图标记表示相同的部分，其中：

图1提供了示出根据本公开的一些实施例的示例电流测量系统的框图；

图2提供了示出根据本公开的一些实施例的用于测量一根或多根电线中的电流的示例设备的框图；

图3至图8提供了根据本公开的各种实施例的用于测量一根或多根电线中的电流的示例性设备内的传感器对的布置的不同示例；

图9呈现了根据本公开的一些实施例的操作用于测量通过至少一根导线的电流的设备的示例方法的流程图；

图10呈现了根据本公开的一些实施例的确定流过至少一根导线的电流的示例过程的流程图；

图11至图13示出根据本公开的一些实施例的可沿着其放置一个或多个传感器对的示例性轮廓，在轮廓内的示例性导线以及示例性传感器对；

图14A和图14B提供根据本公开的一些实施例的第一组传感器和第二组传感器在电流测量设备的壳体的不同侧上的布置的示例；

图15示出了根据本公开的一些实施例的可以与电流测量过程一起使用的Levenberg-Marquardt操作的示例；和

图16呈现了根据本公开的又一实施例的确定通过至少一条导线的电流的示例过程的流程图。

具体实施方式

本公开的系统、方法和设备每个都具有几个创新方面，没有任何一个单独地负责本文公开的所有期望属性。在以下描述和附图中阐述了本说明书中描述的主题的一种或多种实施方式的细节。

本公开的实施例提供了用于评估可能在一根或多根导线中流动的电流的机制。特别地，本文公开的实施例使用磁传感器，例如AMR传感器，以特定的配置布置在电流测量设备的壳体内，用于非接触式测量一根或多根导线中的电流。示例性壳体可以包括用于接收要测量的一根或多根导线的开口，并且磁传感器位于开口周围。在测量过程中，开口可以围绕或包封一根或多根导线的至少一部分，例如使金属线穿过开口。可以使用非线性求解计算来组合磁传感器的测量输出，以评估可能流过一根或多根导线中的每根导线的电流。如本文中所使用的，“评估电流”是指，例如对于在开口内提供的一根或多根导线中的每根导线，确定或估计与电流有关的一个或多个度量，例如电流大小、电流流动方向以及被测载流导线的位置(在开口内)。

本文公开的实施例对于评估多芯电缆中的电流特别有利，例如在住宅和工业应用中使用的那些。在多芯电缆中，可以存在三种导体：热、中性和接地，并且本公开的实施例允许评估这些导体中的一个或多个中的电流。最常用的多芯电缆之一称为

在一些实施例中，本文公开的机构在具有用于电线的开口的壳体内使用成对的磁传感器，其中每个磁传感器对能够产生指示沿两个不同方向的磁场的一对信号(该对信号中的第一信号可以指示在第一方向上的磁场，并且该对信号中的第二信号可以指示在与第一方向不同的第二方向上的磁场)。与磁传感器对通信的硬件处理器可以被配置为使用传感器对的输出来导出与可能流过一根或多根电线的电流有关的一个或多个量度，例如电流的大小、电流的方向或导线在开口内的位置。这里以第一和第二方向彼此垂直的示例为例来描述一些实施例。然而，这些描述适用于第一方向和第二方向可以具有除了彼此垂直之外的任何其他关系的实施例，只要处理器具有关于所述关系的信息，使得处理器可以实现适当的补偿。

在一些实施方案中，相对于某个公共参考点，不同磁传感器对的第一方向(以及第二方向，因为第二方向与第一方向具有某种已知的关系)以相同的方式定向。然而，如果不是这种情况，则处理器可以被配置为补偿不同的磁传感器对相对于彼此以及相对于公共参考点的取向的差异。使用可以分别在两个方向上测量磁场的磁传感器对，例如在基本上彼此垂直的两个方向上，可以实现以下一项或多项优点：允许同时测量开口中放置的多条电线中的电流，降低电流测量对开口中电线放置的敏感性(即提高电流测量的准确性，同时放宽对导线放置的精确控制的要求)，减少杂散磁场干扰的影响(例如地球的磁场或电流测量设备附近的其他载流导线的磁场)，扩大测量范围，并可以进行AC和DC测量。

本公开的一个方面提供了一种用于测量流过至少一根导线的电流的设备。该设备可以包括：壳体，该壳体具有用于容纳至少一根电线的开口；以及多个磁传感器对和一个硬件处理器。多个磁传感器对可以例如布置在壳体内(即布置在壳体上或至少部分地布置在壳体内)，例如位于壳体开口周围。每个磁传感器对可以被配置为当至少一根电线延伸穿过开口时(例如，当电线的至少一部分位于开口内时)产生信号，该信号包括第一信号(例如，第一电压或第一电流)指示在第一方向上的磁场，第二信号(例如第二电压或第一电流)指示在第二方向上的磁场。硬件处理器可以被配置为基于由多个磁传感器对中的至少两个或更多个产生的信号来导出至少一根电线中的电流(可能流过的电流)的量度。

本公开的其他方面提供了用于操作这种设备的方法和用于确定至少一根导线中的电流的方法。

如本领域技术人员将理解的，可以以各种方式来体现本公开的各个方面，特别是使用本文中提出的使用磁传感器对的电流测量的各个方面，例如，作为方法、系统、计算机程序产品或计算机可读存储介质。因此，本公开的方面可以采取完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、常驻软件、微代码等)或结合了软件和硬件方面的实施例的形式，所有这些在本文中通常被称为“电路”、“模块”或“系统”。本公开中描述的功能可以被实现为由一台或多台计算机的一个或多个硬件处理单元(例如，一个或多个微处理器)执行的算法。在各种实施例中，本文描述的每种方法的不同步骤和步骤的一部分可以由不同的处理单元执行。此外，本公开的方面可以采取一种计算机程序产品的形式，该计算机程序产品体现在一个或多个计算机可读介质中，优选地是非暂时性的，其上体现(例如)存储有计算机可读程序代码。在各种实施例中，可以例如将这样的计算机程序下载(更新)到现有设备和系统(例如，下载到现有磁传感器和/或它们的控制器等)，或者在制造这些设备和系统时被存储。

以下详细描述给出了特定某些实施例的各种描述。但是，本文所述的创新可以以多种不同的方式体现，例如，如权利要求书或选择的示例所定义和涵盖的那样。在以下描述中，参考附图，其中相似的附图标记可以指示相同或功能相似的元件。将理解的是，附图中示出的元件不必按比例绘制。此外，将理解的是，某些实施例可以包括比图中示出的更多的元件和/或图中示出的元件的子集。此外，一些实施例可以结合来自两个或更多个附图的特征的任何合适的组合。

根据以下描述和权利要求，本公开的其他特征和优点将是显而易见的。

载流线在与电流流动方向正交的平面中产生磁场。磁场的测量值可用于推断导线中流动的电流大小。例如，霍尔效应传感器可用于使用洛伦兹效应来测量磁场，而各向异性磁阻(AMR)传感器可基于与垂直磁场成比例的电阻率变化来测量磁场。通过使用诸如霍尔效应传感器和/或AMR传感器的磁传感器，根据本公开的各个方面，可以克服与测量通过电线的电流有关的某些挑战。例如，本文描述的实施例可以克服与来自附近载流导线的磁场干扰有关的挑战。作为另一示例，本文描述的实施例可以克服与载流线的位置不固定有关的挑战。由于磁场强度应随与载流导线的距离成反比地下降，因此，与导线的距离会对使用磁传感器推断流过导线的电流产生重大影响。此外，使用某些磁传感器，例如霍尔效应和/或AMR传感器，本文公开的设备可以生成可用于精确进行AC和DC测量的输出。

本文公开的实施例提出了一种电流测量装置，其可以使得能够同时测量放置在开口内的多条导线中的电流。例如，本文公开的实施例可以实现多芯电缆的电流测量。在某些实施例中，这样的多芯电缆可包括热线(其包括从电流源流出的电流路径)、中性线(其包括包括电流的返回路径)、裸铜线(其是连接到大地的接地线)。热导体和中性导体通常具有相反的电流流动，这可能导致由两个电流流动产生的磁场被抵消到至少第一阶。通常，热导体和中性导体中的电流大小相同。某些残余磁场强度可能会随热线和中性线之间的间距而变。由于间隔是未知的并且可以变化，因此使用常规的电流感测方法可能具有挑战性，并且通常不可行。因此，目前没有针对多芯电缆的现有非接触式电流感测解决方案。

此外，本文的实施例公开了一种电流测量装置，其可以在减小杂散场干扰的同时扩大测量区域。因此，可以在不精确地定位电线并且没有冲击或没有来自杂散场干扰的影响的情况下测量电线的电流。有利地，在某些实施例中，通过扩展电流测量装置的测量区域，可以在电流测量过程中精确地测量不能确定地位于特定点或轴内的电线。

图1提供了示出根据本公开的一些实施例的示例电流测量系统100的框图。如图1所示，电流测量系统100可以包括电流测量设备102，其可以是具有电流测量单元104的移动电流测量设备。电流测量单元104可以包括磁传感器对106和处理器108，例如硬件处理器。电流测量设备102可以进一步包括存储器110和电源112。在一些实施例中，电流测量系统100还可以包括输出设备114、输入设备116和网络适配器118中的一个或多个。

磁传感器对106可以是被配置为感测它们附近的总磁场的磁传感器对，其中磁场的至少一部分可以归因于由流过放置在电流测量单元104的目标测量区域中的一根或多根电线的电流产生。

磁传感器(例如AMR传感器)可以感测相对于其内部磁化强度在给定方向上的磁场强度。如本文所用，术语“磁传感器对”是指可以在两个不同方向上感测磁场强度的一对单独的磁传感器(例如，一对AMR传感器)，或者是指可以感应两个不同方向上的磁场强度的单个磁传感器对(例如单个多轴AMR传感器)。本文公开的磁传感器对106的实施例不限于AMR传感器，并且可以使用其他类型的传感器，包括但不限于巨磁阻(GMR)传感器、隧道磁阻(TMR)传感器、巨大磁阻(CMR)传感器、非凡的磁阻(EMR)传感器。在一些实施例中，磁传感器对106可以包括具有响应于磁场而改变的电阻的任何磁阻(xMR)传感器。在一些实施例中，磁传感器对106可以包括磁光传感器或超导体电流传感器。

每个传感器对106可感测两个不同方向上的磁场，从而生成指示不同方向上的磁场的一对信号：信号对中的第一信号表示第一方向上的磁场，而信号对中的第二信号指示第二方向上的磁场。例如，在一些实施例中，第二方向可以垂直于第一方向。如上所述，为了感测两个不同方向上的磁场，每个传感器对106可以包括两个单独的磁传感器(即，两个单独的磁传感器电路)，每个传感器执行不同方向上的磁场测量，或者是多轴传感器对(即单个磁传感器电路)，能够沿多个轴(即在两个(或多个)不同方向)测量磁场。在下文中，术语“传感器”和“传感器电路”可以互换使用。

传感器对106可以定位在电流测量单元104的壳体内，特别是在壳体内的开口周围，该开口可以被认为是限定目标测量区域，这将在下面更详细地描述。在附图中示出的一些实施例中，多个传感器对106可以包括八个传感器对。然而，本公开不限于此，并且在各种实施例中，电流测量设备102中可以包括更多或更少的传感器对106。例如，一些实施例可以包括4个传感器对106或12个传感器对106，以及其他数量的传感器对。传感器对106可以围绕目标测量区域定位，相对于目标测量区域的中心或目标测量区域内的某个公共参考点的距离为多个距离，并且相对于目标测量区域的某个公共参考点有多个方位，详细信息如下。此外，在磁传感器对包括单独的磁传感器的实施例中，这样的单独的传感器可以彼此分开地定位在壳体内。例如，可以在壳体的一侧/侧面上设置一些或所有配置为检测第一方向上的磁场的磁传感器(此类传感器可以称为“第一传感器”)，可以在壳体的另一侧/面上设置一些或全部构造成沿第二方向检测磁场的磁传感器(这种传感器可以称为“第二传感器”)。在另一示例中，第一传感器和第二传感器可以以交错的方式设置在开口周围，即，一个或多个第一传感器之后是一个或多个第二传感器，再次是一个或多个第一传感器，依此类推，以一定的间隙/距离分隔两个传感器。例如，这种交错的传感器可以以圆形的方式设置在开口周围。

在一些实施例中，磁传感器对106中的至少一些磁传感器可以包括被配置为惠斯通电桥的一组传感器。例如，磁传感器对106中的每个磁传感器可以包括一组传感器，例如，4个传感器，配置为惠斯通电桥。在惠斯通电桥中配置这些传感器会创建一个磁场传感器系统，其输出电压与给定方向上的磁场强度成比例。在一些实施例中，磁传感器对106中的至少一些磁传感器可以包括被配置为半惠斯通电桥的一组传感器。

传感器对106可以在传感器的位置处输出与在两个不同方向上的场强成比例的电压。这些测量的电压可以被提供给模拟前端(在图1中未具体示出)，该模拟前端可以调节从传感器接收的第一和第二信号。在某些实施例中，调节从传感器接收的信号使得能够将信号提供给后续电路，诸如模数转换器(ADC)(在图1中未具体示出)。在一些实施例中，可以将经调节的信号提供给复用ADC，其可以将与各个方向中的每个方向上的场强相对应的数字信号提供给处理器108(例如，微控制器)。

在一些实施例中，处理器108可以执行软件或算法以执行本说明书中讨论的活动，特别是与使用磁传感器对106进行的电流测量有关的活动。处理器108可以被配置为经由一个或多个互连或总线将电流测量单元104或电流测量设备102通信地耦合到其他系统元件。这样的处理器可以包括提供可编程逻辑的硬件、软件或固件的任何组合，包括但不限于微处理器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、专用集成电路(ASIC)或虚拟机处理器。处理器108可以通信地耦合到存储器110，例如以直接存储器访问(DMA)配置，以便处理器108可以从存储器110读取或向存储器110写入。存储器110可以包括任何合适的易失性或非易失性存储技术，包括双倍数据速率(DDR)随机存取存储器(RAM)，同步RAM(SRAM)，动态RAM(DRAM)，闪存，只读存储器(ROM)，光学介质，虚拟存储区，磁或磁带存储器或任何其他合适的技术。除非另有说明，否则本文讨论的任何存储元件都应解释为包含在广义术语“存储器”内。被测量、处理、跟踪或发送到传感器对106、处理器108、存储器110、输出设备114或输入设备116或从传感器对106、处理器108、存储器110、输出设备114或输入设备116发送的信息可以在任何数据库、寄存器、控制列表、缓存或存储结构中提供，所有这些都可以在任何合适的时间范围内引用。任何这样的存储选项可以包括在本文所使用的广义术语“存储器”内。类似地，在此描述的任何潜在的处理元件，模块和机器应被解释为包含在广义术语“处理器”内。图1中所示的每个元件，例如传感器对106和处理器108，还可以包括合适的接口，用于在网络环境中接收、传输和/或以其他方式传递数据或信息。

在某些示例实施方式中，可以通过在一个或多个有形介质中编码的逻辑来实现如本文概述的用于使用多个磁传感器对的非接触电流测量的机制，该逻辑可以包括非暂时性介质，例如，ASIC、DSP指令中提供的嵌入式逻辑，将由处理器或其他类似机器执行的软件(可能包括目标代码和源代码)。在这些情况下，有些是存储元件，例如图1所示的存储器110，可以存储用于本文描述的操作的数据或信息。这包括能够存储被执行以执行本文描述的活动的软件、逻辑、代码或处理器指令的存储元件。处理器可以执行与数据或信息相关联的任何类型的指令，以实现本文详述的操作。在一个例子中，处理器，例如图1中所示的处理器108，可以将元素或物品(例如，数据)从一个状态或事物转换为另一状态或事物。在另一个示例中，本文概述的活动可以用固定逻辑或可编程逻辑(例如，由处理器执行的软件/计算机指令)来实现，并且本文标识的元件可以是某种类型的可编程处理器，可编程数字逻辑(例如，FPGA、DSP、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM))或包括数字逻辑、软件、代码、电子指令或其任意合适的组合的ASIC。

存储器110可以包括一个或多个物理存储设备，例如本地存储器和一个或多个大容量存储设备。本地存储器可以指在程序代码的实际执行期间通常使用的随机存取存储器或其他非持久性存储设备。大容量存储设备可以被实现为硬盘驱动器或其他持久性数据存储设备。存储器110还可包括一个或多个高速缓冲存储器，其提供至少一些程序代码的临时存储，以便减少在执行期间必须从大容量存储设备检索程序代码的次数。

电源112可以向图1的系统的基本上所有组件提供电源。在一些实施方式中，电源112可以包括一个或多个电池单元。

图1中描绘为输入设备116和输出设备114的输入/输出(I/O)设备可选地可以被包括在电流测量设备102内或耦合到电流测量设备102。输入设备的示例可以包括但不限于键盘、指点设备(例如鼠标)等。输入设备116可以被配置为接收例如关于当前测量何时开始、作为结果将输出什么信息以及以哪种格式的用户输入。输出设备的示例可以包括但不限于监视器或显示器、扬声器等。在一些实施例中，输出设备114可以是任何类型的屏幕显示器，例如等离子体显示器、液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器、电致发光(EL)显示器或任何其他指示器，例如刻度盘、气压计或LED。输出设备114可以被配置为示出根据本文的公开内容执行的电流测量的结果。例如，输出设备114可以被配置为提供图形用户界面并显示在目标测量区域内的每个电线中测量的电流的图形表示，以及可选地，被测导线的相对位置(例如相对于彼此或相对于某个公共参考点的相对位置)。在一些实施方式中，系统可以包括用于输出设备114的驱动器(未示出)。输入和/或输出设备可以直接地或通过中间的I/O控制器耦合到电流测量设备102或耦合到电流测量单元104。

在一个实施例中，输入和输出设备可以被实现为组合的输入/输出设备(在图1中以虚线示出，其围绕输入设备116和输出设备114)。这种组合设备的示例是触敏显示器，有时也称为“触摸屏显示器”或简称为“触摸屏”。在这样的实施例中，可以通过诸如触摸笔或用户的手指的物理对象在触摸屏显示器上或附近的运动来提供对设备的输入。

网络适配器118还可以可选地包括在电流测量设备102内或耦合到电流测量设备102，以使其能够通过中间的专用或公共网络耦合到其他系统、计算机系统、远程网络设备和/或远程存储设备。网络适配器118可以包括：数据接收器，用于接收由所述系统、设备和/或网络传输到电流测量设备102的数据；以及数据传输器，用于将数据从电流测量设备102传输到所述系统、设备/或网络。调制解调器、电缆调制解调器和以太网卡是可以与电流测量设备102一起使用的不同类型的网络适配器的示例。

在一些实施例中，存储器110、电源112、输出设备114，输入设备116和网络适配器118中的一些或全部可以与传感器对106和处理器108驻留在同一集成单元中。在其他实施例中，这些组件/设备中的一个或多个可以与电流测量单元104驻留在单独的单元中。

图2提供了示出根据本公开的一些实施例的用于测量一根或多根电线中的电流的示例设备200的框图。电流测量设备200可以被包括为电流测量系统100的一部分。例如，设备200可以包括或者被包括在电流测量系统100的电流测量单元104中。设备200可以包括多个传感器对，在图2的示例中将其示例位置(复点位置)显示为八个传感器对s0、s1、s2、s3、s4、s5、s6和s7，每个传感器对表示图1中所示的传感器对106的实例。在下文中，N个传感器对s

如图2所示，传感器对106可以布置在包括具有中心206的开口204的壳体结构(或者简单地，壳体)202内。开口204被配置用于接收要在其上执行电流测量的一根或多根载流导线。尽管图2将开口204示出为基本圆形的开口，但是在其他实施例中，开口204可以具有任何其他合适的形状，诸如椭圆形或四边形(例如矩形或菱形)。类似地，尽管壳体202在图2中被示为大致圆形并且完全围绕开口204，但是本公开不限于此。例如，壳体202可以形成叉形或“V”或“U”形。此外，壳体202可以能够打开和关闭以使一根或多根电线能够插入由壳体结构的开口限定的目标测量区域中或移动到目标测量区域中。例如，线208可以表示壳体202的两个单独的臂的汇合，例如带有夹具，其可以被调节以形成间隙，通过该间隙可以将一根或多根电线材放置在开口204内。在另一个例子中，线208可以表示壳体202内的用于将一根或多根电线插入开口204的目标测量区域中的入口点。当导线位于开口204内时，开口204和/或目标测量区域可以与被测试的一根或多根电线的长度正交。图2提供了要测量的导线210的示例说明，该导线设置在开口204的目标测量区域内。

开口204可以限定目标测量区域，即其中可以执行对流过电线的电流的电流测量的区域。在一些实施例中，目标测量区域可以与开口204基本相同，但是在其他实施例中可以不同。例如，开口204内的目标测量区域可以基于传感器对206相对于壳体202和开口204的位置而在尺寸上变化。此外，在一些实施例中，在目标测量区域的大小和/或对流经位于目标测量区域内的电线的电流的测量的杂散场干扰量之间可能会发生折衷。例如，在一些实施例中，目标测量区域的形状可以是基本上圆形的，并且可以具有1-5厘米(cm)的半径，包括其中的所有值和范围，例如，半径为1-2厘米。在一些其他实施例中，目标测量区域的半径可以小于或小于开口204的半径，或者可以具有不同的形状。例如，开口204内的目标测量区域的形状可以是椭圆形、椭圆形或四边形。在一些这样的情况下，壳体202可以形成椭圆形区域或某种其他形状的区域，该椭圆形区域或椭圆形区域能够接受一根或多根电线或至少部分地围绕要测量的电线。与一些常规的电流测量装置相比，使用设备200测量的一根或多根电线无需定位在精确的X和/或Y坐标位置以精确地测量流过电线的电流，而是，可以位于开口204的目标测量区域内的任何位置。

图2示出了一个实施例，其中传感器对s106沿着开口204的轮廓放置在开口204的周边。然而，在其他实施例中，传感器对106可以设置在壳体202内的任何其他位置处，如本文所述，其适合于测量磁场。

图2所示的设备200是说明性示例，并且不一定按比例绘制。因此，尽管每个传感器对被示出为与开口204的边缘大致等距(即，示出为在开口204的边缘处)，但是在其他实施例中，至少一些传感器对与开口204的边缘的距离可以与其他传感器对中的至少一些不同。沿着开口204的轮廓以彼此大致相同的距离分布传感器对106可以导致更均匀的测量。

如图2所示，一些传感器对s106可以与至少一些其他传感器对106取向不同。图2所示的插图212和214分别提供两个示例传感器对106(即传感器对s0和s2)的示意图。如针对这些传感器对所图示的，每个传感器对可以被配置为在第一方向上感测磁场，如虚线箭头所示，并且在第二方向上感测磁场，如实箭头所示。在插图212和214中还通过示出浅灰色的第一传感器216和深灰色的第二传感器218来图示两个不同方向上的磁场感测，这表示每个传感器对可包括一对单独的传感器216、218，它们相互垂直对齐并配置为测量此处所述的第一方向和第二方向上的磁场。在其他实施例中，尽管在该图和其他图中可以示出一对传感器216、218，但是每个传感器对s可以包括单个多轴传感器，该单个多轴传感器被配置为如图所示在给定传感器对旁边测量虚线和实线箭头，以测量第一方向和第二方向上的磁场。作为在第一方向和第二方向上感测磁场的结果，每个传感器对s被配置为产生指示在第一方向上的磁场的第一信号(例如，第一电压或第一电流)，并产生指示第二方向上的磁场的第二信号(例如，第二电压或第一电流)。电流测量系统100的数据处理系统，例如，图1中所示的处理器108，然后可以被配置为基于由多个传感器对106中的至少一些(例如，至少两个或更多个)产生的第一和第二信号，得出放置在开口204内的一根或多根电线中的每根导线中的电流(可能流过的电流)的量度。

本文所述的传感器对s106的布置的特征在于，对于每个传感器对106，第一方向可以基本垂直于第二方向。这在图2中示出，其中对于用插图212和214示出的两个传感器对(这对于设备200的所有其他传感器对也适用)，第一方向(虚线箭头，浅灰色传感器216)基本垂直于第二方向(实线箭头，深灰色传感器218)。

除了对于所有传感器对106基本垂直的第一方向和第二方向之外，根据本公开的不同实施例，不同的传感器对相对于彼此如何定向可以如何变化。

在一些实施例中，所有传感器对106可以相对于某个公共参考点布置，使得对于每个传感器对106，第一方向基本垂直于连接磁传感器对的传感器参考点(例如，磁心)和公共参考点的线，第二方向基本平行于所述线。在图2中示出了该特定示例(尽管相对于图2提供的其他描述同样适用于不是这种情况的实施例)，其中假定公共参考点为圆形开口204的中心206，并且第一方向(虚线箭头，浅灰色传感器216)基本垂直于连接传感器参考点220的线(可能在每个传感器对的浅灰色传感器216和深灰色传感器218的示意图的交叉处)，而第二方向(实线箭头，深灰色传感器218)与插图212和214所示的两个传感器对的线基本平行(并且对于设备200的所有其他传感器对也适用)。

在其他实施例中，至少一些传感器对106可以采用与上述不同的取向，即，至少一些传感器对106可以相对于公共参考点与这种定向不同地布置(旋转一定角度)。在这样的实施例中，只要处理器108具有关于不同传感器对的取向的信息，并且特别是有关其第一方向是否偏离垂直于连接传感器参考点和公共参考点的直线的偏离量以及垂直方向的偏离量，或者其第二方向是否偏离平行于该参考线的偏离量以及偏离第二方向的偏离量的信息(在某些实施例中，处理器108可能仅具有第一方向或第二方向之一的偏离信息，因为另一根是垂直的)，所以处理器108可以被配置为在导出流过目标测量区域中的一根或多根电线的电流的量度时计算和应用针对所述偏差的补偿。由于在一些实施方式中，传感器对的取向很可能在设计时就已知并在最终电流测量设备中设置，因此这样的信息可以通过例如在存储器110中预先编程的示例，或者通过内置在由处理器108执行的算法中的补偿以导出电流的量值而对于处理器108是可访问的。在其他实施方式中，传感器对106可以在例如它们的方向可以随时改变的方向上移动。在这样的实施例中，关于它们的取向的信息可以通过经由输入设备116或以任何其他合适的方式被提供的方式被处理器108访问。

此外，在一些实施例中，传感器对106可以被布置为使得对于所有传感器对，第一方向(虚线箭头，浅灰色传感器216)和第二方向(实线箭头，深灰色传感器218)之间的关系可以相同。即，如下所述，这种关系的四个不同示例是可能的。

在第一示例中，保持每个传感器对106的布置的“关系”可以是第二方向(实线箭头，深灰色传感器218)指向与传感器对的布置方向相对的公共参考点(对于图2所示示例，公共参考点为中心206)和第一方向(虚线箭头，浅灰色传感器216)是第二方向顺时针旋转90度的结果。可以在插图212和214中看到该示例针对图2所示的设备200的示例(尽管相对于图2提供的其他描述同样适用于并非如此的实施例)。还针对图3中所示的传感器布置300示出了该示例(其中针对每个传感器对指示了第一和第二测量方向，从而提供了该示例关系的清晰图示)。

在第二示例中，针对图4中所示的传感器布置400(其中针对每个传感器对指示了第一和第二测量方向)示出了保持每个传感器对106的布置的“关系”可以是第二方向(实心箭头，深灰色传感器218)指向传感器对的相对公共参考点，并且第一方向(虚线箭头，浅灰色传感器216)是第二方向顺时针旋转90度的结果。

在第三示例中，针对图5中所示的传感器布置500示出了(其中针对每个传感器对指示了第一和第二测量方向)保持每个传感器对106的布置的“关系”可以是第二方向(实心箭头，深灰色传感器218)指向与布置传感器对相对的公共参考点，第一方向(虚线箭头，浅灰色传感器216)是第二方向逆时针旋转90度的结果。

最后，在第四示例中，在任何图中均未具体示出，保持每个传感器对106的布置的“关系”可以是第二方向(实线箭头，深灰色传感器218)指向传感器对相对于其布置的公共参考点和第一方向(虚线箭头，浅灰色传感器216)是第二方向逆时针旋转90度的结果。

在其他实施方案中，至少一些传感器对106可以采用与上述不同的方向-即，对于不同的传感器对106，第一方向和第二方向之间的关系可能不同。例如，第一传感器对的第一方向和第二方向之间的关系可以根据上述四个示例中的第一示例(即，第二方向指向与传感器对相对的公共参考点，并且第一方向是第二方向顺时针旋转90度的结果)，而第二传感器对的第一方向和第二方向之间的关系可以根据上述四个示例中的第二示例(即，第二方向指向传感器对相对于其布置的公共参考点，并且第一方向是第二方向顺时针旋转90度的结果)。通常，任何传感器对106的第一方向和第二方向可以处于彼此独立的上述关系中的任何一个(即，它们中的一些可以具有不同的关系，其他的可以具有相同的关系)。在这样的实施例中，只要处理器108具有关于每个传感器对的第一方向和第二方向之间的关系的信息，这些传感器对的测量被用于估计一根或多根电线中的电流的测量，特别是关于第一方向或第二方向中的一个相对于另一个方向是顺时针还是逆时针旋转的信息，处理器108可以被配置为在得出流过目标测量区域中一根或多根电线的电流的测量值时，计算并应用不同传感器对的第一方向和第二方向之间的关系差异的补偿。由于在一些实施方式中，不同的传感器对的第一方向和第二方向的取向在设计时很可能是已知的，并且可以在最终电流测量设备中进行设置，这样的信息可以通过例如在存储器110中预先编程的示例，或者通过内置在由处理器108执行的算法中的补偿以导出电流的量值而对于处理器108是可访问的。在其他实施方式中，传感器对106可以是可调节/可重新配置的，因为它们的第一方向和第二方向之间的关系可以随时改变。在这样的实施例中，关于它们的第一方向和第二方向之间的关系的信息可以通过经由输入设备116或者以任何其他合适的方式被提供来被处理器108访问。

在甚至其他实施方案中，处理器108可以被配置为当在一根或多根导线中导出电流时施加两种补偿，即，相对于公共参考点，至少一些传感器对106可以从相同的方向不同地布置(旋转一定角度)，如上所述，以及至少一些传感器对106(其中一些可以但不一定必须与相对于公共参考点从相同方向旋转一定角度的传感器对06相同)可以被布置为使得对于这些传感器对中的不同传感器，第一方向和第二方向之间的关系可以不同。

关于传感器对106的放置的考虑，特别是关于不同的传感器对106相对于彼此的定向的考虑以及关于各个传感器对106的第一和第二测量方向之间的关系的考虑，在图3-8中将更清楚地说明不同之处，示出了上述原理的不同的，一些更一般的和一些具体的示例。

图3至图8提供了根据本公开的各种实施例的用于测量一根或多根电线中的电流的示例性设备内的传感器对106的布置的不同示例。图3至图8中的每一个提供了在各自的电流测量设备内的传感器对106的放置和取向以及在不同的传感器对106内的第一方向和第二方向的取向的不同示例，如图2所示，例如显示了传感器对s

图3提供了与图2所示的图示基本相同的图示，除了现在还明确地示出轮廓324(在此示例中为圆形)，如本文所述的传感器对106可沿着轮廓324相对于图3中指示为点330的公共参考点布置。轮廓线324是假想的或假设的闭合轮廓线，传感器对106沿该轮廓线或假想的闭合轮廓线定位，并且根据本公开的各种实施例，其可能但不必与用于接收待测电线的开口边缘重合。这样的开口在图3中被示为开口304(用虚线示出)，其可以类似于上述的开口204。图3示出了开口304和轮廓324是不同的但都为圆形，但是在一些其他实施例中，开口304和轮廓324的形状可以是不同的，并且在其他实施例中，开口304和轮廓324也可以重合。轮廓324与开口304一起限定了目标测量区域，在该目标测量区域中将对一根或多根电线中的电流进行磁测量。作为示例，图3示出了放置在目标测量区域内或设备300的开口304内的两条示例载流导线–第一电线显示为具有较大横截面并标记为(I

图3示出了一个实施例，其中每个传感器对106相对于公共参考点330以相同的方式布置，即，布置为使得对于每个传感器对106，传感器对106沿其测量磁场以产生第一信号的第一方向(虚线箭头，浅灰色传感器)基本垂直于连接磁传感器对的传感器参考点(例如磁心)和公共参考点330的线(图3中的虚线表示为每个传感器对106和公共参考点330之间的虚线)。同样对于图3中所示的每个传感器对106，传感器对106沿其测量磁场以产生第二信号的第二方向(实线箭头，深灰色传感器)基本平行于所述线(这是第二方向垂直于第一方向的结果)。此外，对于图3的实施例中示出的所有传感器对，第一方向和第二方向之间的关系相同。即，图3中示出的每个传感器对106的取向使得第二方向(实心箭头，深灰色传感器)指向远离公共参考点330，传感器对106沿着轮廓324相对于公共参考点330布置，并且第一方向(虚线箭头，浅灰色传感器)是通过第二方向顺时针旋转90度而获得的方向。在其他实施例中，不同传感器对106的第一方向和第二方向之间的关系可以与图3所示的示例不同；通常，它可能是上述这种关系的四个示例中的任何一个。

图4示出了与图3所示的实施例类似的实施例，其中传感器对106沿着圆形轮廓404布置，除了现在传感器对106所针对的公共参考点430不在圆形轮廓的中心，这导致传感器106不再像图3的实施例那样对称。类似于图3，对于图4所示的设备400，轮廓424是假想的或假设的闭合轮廓，传感器对106沿着该轮廓放置，并且根据本公开的各种实施例，其可以但不必与用于接收要测量的导线的开口的边缘重合，如图4所示的开口为开口404(用虚线表示)，该开口可以类似于开口204，如上所述。关于开口304和轮廓324的讨论适用于开口404和轮廓424，因此，为了简洁起见，这里不再重复。图4还示出了两个示例载流导线(I

即使公共参考点430不再位于示例圆形轮廓424的中心，图4的实施例也示出了每个传感器对106仍可以相对于公共参考点430布置，使得对于每个传感器对106，传感器对106沿其测量磁场以产生第一信号的第一方向(虚线箭头，浅灰色传感器)可以基本垂直于连接磁性传感器对的传感器参考点(例如磁心)和公共参考点430的线(图4中的虚线表示为每个传感器对106和公共参考点430之间的虚线)。同样对于图4中所示的每个传感器对106，传感器对106沿着其独立地测量磁场以产生第二信号的第二方向(实线箭头，深灰色传感器)可以基本上平行于所述线(再次，是第二方向垂直于第一方向的结果)。此外，图4所示的实施例还示出了对于图4所示的所有传感器对，第一方向和第二方向之间的关系相同的示例。即，图4中所示的每个传感器对106的取向使得第二方向(实线箭头，深灰色传感器)指向共同参考点430，传感器对106沿着轮廓424相对于该共同参考点430布置，并且第一方向(虚线箭头，浅灰色传感器)是通过第二方向(即上述四个示例关系的第二示例)顺时针旋转90度而获得的方向。在其他实施例中，不同传感器对106的第一方向和第二方向之间的关系可以与图4所示的示例不同；通常，它可能是上述这种关系的四个示例中的任何一个。

图4提供了比图3更一般的情况的图示，其中各个传感器对106相对于其定向的公共参考点是用于接收导线的开口内的任何任意点。图5提供了比图4更一般的情况的图示，因为在图5中，传感器对106所沿着的轮廓524不是圆形的，而是具有任意参考形状的轮廓具有任意参考形状，传感器对106可以相对于参考参考点530布置在参考轮廓530中。为了不使图形混乱，图5以及随后的附图没有具体示出用于容纳一根或多根电线的电流测量设备的壳体内的开口的轮廓，但是，以上提供的与开口及其与目标测量区域的关系以及传感器对106的位置有关的注意事项适用于图5和后续图中的每一个。此外，为了不使附图混乱，图5和后续图未具体示出载流线。

即使公共参考点530不再在示例轮廓524的中心并且示例轮廓524不再是圆形轮廓而是任意形状的轮廓，图5的实施例示出了每个传感器对106仍可以相对于公共参考点530布置，以便对于每个传感器对106，传感器对106沿其测量磁场以产生第一信号的第一方向(虚线箭头，浅灰色传感器)可以基本垂直于连接磁传感器对的传感器参考点(例如磁心)和公共参考点530的线(在图5中以虚线表示的每个传感器对106和公共参考点530之间的虚线)。同样对于图5中所示的每个传感器对106，传感器对106沿着其独立地测量磁场以产生第二信号的第二方向(实线箭头，深灰色传感器)可以与所述线基本平行(同样，这是第二方向垂直于第一方向的结果)。此外，图5所示的实施例还示出了对于图5所示的所有传感器对，第一方向和第二方向之间的关系相同的示例。即，图5所示的每个传感器对106的取向是使得第二方向(实线箭头，深灰色传感器)指向远离公共参考点430，沿着轮廓424相对于该公共参考点430布置传感器对，而第一方向(虚线箭头，浅灰色传感器)是通过第二方向逆时针旋转90度获得的方向(即上述四个示例关系中的第三个示例)。在其他实施例中，不同的传感器对106的第一方向和第二方向之间的关系可以与图5中所示的示例不同；通常，它可能是上述这种关系的四个示例中的任何一个。

图6提供了比图5更一般的情况的图示，不仅轮廓624可以是任意轮廓，并且各个传感器对106所针对的公共参考点630可以是用于容纳电线的开口内的任意点，但是，图6的实施例进一步示出，每个传感器对106可以相对于它们相对于公共参考点630的布置旋转任何角度。为了便于说明，假定以前称为“第一方向”(虚线箭头，浅灰色传感器)，即基本上垂直于连接磁性传感器对的传感器参考点(例如，磁心)和公共参考点630的线(在图6中将虚线表示为每个传感器对106和公共参考点630之间的虚线)的方向是“理论上的第一方向”。类似地，由于第二方向垂直于第一方向，因此假定以前称为“第二方向”(实线箭头，深灰色传感器)，也就是说，基本平行于连接磁性传感器对的传感器参考点(例如，磁心)和公共参考点630的线(即在图6中显示为每个传感器对106和公共参考点630之间的虚线)的方向是“理论第二方向”。图6示出，在一些实施例中，一些传感器对可以被布置为使得它们的“第一方向”(虚线箭头，浅灰色传感器)相对于理论上的第一方向呈非零角度α

应当注意，这里描述并在图6中示出的角度α

与图5类似，图6所示的实施例示出了对于图6所示的所有传感器对，第一方向和第二方向之间的关系相同的示例。即，图6所示的每个传感器对106的取向是使得第二方向(实线箭头，深灰色传感器)指向远离公共参考点630，沿着轮廓624相对于该参考点布置传感器对106，第一方向(虚线箭头，浅灰色传感器)是通过第二方向逆时针旋转90度获得的方向(即上述四个示例关系中的第三个示例)。在其他实施例中，不同的传感器对106的第一方向和第二方向之间的关系可以与图6中所示的示例不同；通常，它可能是上述这种关系的四个示例中的任何一个。

图7提供了比图5更通用的情况的进一步说明，不仅轮廓是任意轮廓，而且各个传感器对106所针对的公共参考点都是用于容纳电线的开口内的任意点，而且图7的实施例还示出了在每个传感器对106中第一方向和第二方向之间的关系可以不同。特别地，图7说明了第一方向(虚线箭头，浅灰色传感器)和第二方向(实线箭头，深灰色传感器)之间的关系对于某些传感器对(即传感器对s

只要处理器108具有指示每个传感器对106的第一方向和第二方向之间的关系的信息，处理器108就可以计算传感器对测量值如何需要针对它们与所有具有相同关系的偏差进行补偿，以及得出采用这种补偿的电流测量值。

类似于图5，图7的实施例示出了仍然可以相对于公共参考点730布置每个传感器对106，使得对于每个传感器对106，传感器对106沿其测量磁场以产生第一信号的第一方向(虚线箭头，浅灰色传感器)可以基本垂直于连接磁传感器对的传感器参考点(例如磁心)和公共参考点730的线，而传感器对106沿着其独立地测量磁场以产生第二信号的第二方向(实线箭头，深灰色传感器)可以与所述线基本平行(同样，这是第二方向垂直于第一方向的结果)。

图8提供了与其他图相比最一般情况的图示，类似于图7，图8的实施例图示了不仅轮廓824是任何任意轮廓，并且各个传感器对106所针对的公共参考点830是开口中用于接收电线的任意点，而且图8的实施例示出了在每个传感器对106中第一方向和第二方向之间的关系可以不同。为了表明这一点，图8的实施例示出了如图7的示例中所示的第一方向和第二方向之间的关系，即，每个传感器对s

只要处理器108具有指示角度α

尽管在图2-8中未具体示出，但是在这些图的又一些实施例中，每个传感器对106可测量磁场的第一方向和第二方向不必彼此垂直。在这样的实施例中，只要处理器108具有指示每个传感器对106的第一方向和第二方向之间的角度的信息，处理器108就可以计算传感器对测量值如何需要补偿它们与彼此垂直的第一方向和第二方向的偏差，并应用该补偿来得出电流测量值。

此外，尽管相对于图2至图8提供了传感器对106的各种位置和取向的描述，其示出了被实现为单个单元的每个传感器对106，但是这些描述同样适用于每个传感器对106的各个磁传感器，这些传感器分别实现且彼此隔开一定距离，例如，分别在壳体的不同侧面或以上述交错的方式分开实现，并且彼此间隔一定距离。

图9呈现了根据本公开的一些实施例的操作用于测量通过至少一根导线的电流的设备的示例性方法900的流程图。可以使用可以测量流过一根或多根电线的电流量的任何电流测量系统来实现方法900。方法900可以全部或部分地使用例如移动电流测量设备102、电流测量单元104、一个或多个处理器108、传感器对106等来实现。

方法900可以从方框902开始，在方框902中，将一根或多根导线放置/封闭在电流测量装置102的开口内，并放置在电流测量设备102的目标测量区内，从而开始测量电线中的电流。在一些实施例中，电流测量设备102可以是永久性的或固定在使得能够连续或间歇地监视电线或设备中的电流的组件上，在这些实施例中，对于每个电流测量不必重复方框902。在一些这样的实施例中，过程900可以间歇地或连续地执行。块902可以包括将电线封闭在电流测量设备102的壳体中的开口内，使得电线延伸穿过开口(即，电线的至少一部分位于开口内)。可以将导线基本垂直于开口的平面放置。

在框904处，可以使用电流测量设备102的多个磁传感器对106，同时将导线封闭在开口内，以产生指示沿不同方向的磁场的信号。尤其是，可以将传感器对106放置在根据上述任何实施例的电流测量设备102中并定向在它们之间，以分别产生两个信号：指示在第一方向上的磁场的第一信号(例如，第一电压或第一电流)；以及以及指示第二方向上的磁场的第二信号(例如第二电压或第一电流)。

在框906处，当导线被封闭在开口内时，电流测量设备的处理器可以用于接收和处理由多个磁传感器对产生的信号。具体地，处理器108可以接收由所有传感器对106中的至少两个或更多个传感器对生成的第一信号和第二信号，并且基于这些信号来导出导线中的电流的量度。在各种实施例中，一个或多个传感器对106的第一和第二信号可以在得出电流的量度之前经受进一步的处理，例如以过滤噪声等。在框906中，处理器108可以被配置为如上所述地计算和应用补偿，例如补偿一些偏离理论的第一方向和第二方向的传感器对和/或补偿某些传感器对在它们的第一方向和第二方向之间并非都具有相同的关系。

图10呈现了根据本公开的一些实施例的确定通过至少一根导线的电流的示例方法1000的流程图。方法1000可以由可以测量流过一根或多根电线的电流量的任何电流测量系统来实现。可以使用例如移动电流测量设备102、电流测量单元104、一个或多个处理器108、传感器对106等来全部或部分地实现方法1000。可以响应于导线被置于电流测量设备102的开口内，被置于电流测量设备102的目标测量区内而执行方法1000，来自用户的命令或任何其他可能会启动电线电流测量的触发器。在一些实施例中，电流测量设备102可以是永久性的或固定在能够连续或间歇地监视电线或设备中的电流的组件上。在一些这样的实施例中，方法1000可以间歇地或连续地执行。尽管许多不同的系统可以执行方法1000的部分或全部，但是为了简化讨论，将针对特定系统描述方法1000。

方法1000开始于框1002，在框1002，处理器，例如处理器108，如本文所述从至少两个磁传感器对106中的每一个接收第一和第二信号。第一信号和第二信号可以在两个不同方向上测量磁场，即彼此垂直的第一方向和第二方向，这可以由位于电流测量设备102的开口中的至少一根电线产生。例如，导线可以是电动机控制导线、印刷电路板(PCB)上或连接到印刷电路板(PCB)的导线或任何其他类型的载流导线。根据奥斯特定律，可以由于电流在导线中流动而形成磁场。不同的传感器对可以至少部分地基于导线与不同的传感器对的距离来产生与磁场的不同测量相对应的不同的第一信号和第二信号。此外，在某些情况下，杂散磁场干扰可能导致两个传感器对获得不同的测量结果。对于给定的传感器对，由于测量方向的不同，第一信号和第二信号的测量值可能会有所不同。

在框1004，处理器108可以使用传感器测量值来计算与围绕传感器对106被布置的轮廓(例如轮廓824或图中所示的其他轮廓)周围的积分有关的常数A。特别地，处理器108可以计算多个轮廓积分，可以从中得出常数A。

对于其中两条电流线在开口内的示例(如一些附图所示)，在框1004，可以使用四个方程式来确定常数A，该常数随后用于在开口内找到两个电流。例如，可以按照以下步骤进行操作：

如果在开口内放置三根导线，则框1004的计算将需要附加的方程式，在这种情况下，处理器108将计算出另外两个常数A(连同以上的四个常数，这将导致总计6个方程式)：

这可以进一步扩展到其中更多的电线放置在电流测量设备102的开口内的实施例，所有这些实施例都在本公开的范围内。

在这些方程式的每一个中，作为计算常数A的过程，处理器108计算沿其布置传感器对的轮廓周围的积分。这些积分使用从传感器接收并指示不同方向上的磁场的离散测量值M(z)近似为有限离散和。在一些实施例中，处理器108还可以使用通过某种形式的内插获得的中间传感器值。为了计算轮廓积分，处理器108需要确定围绕积分轮廓的积分函数的值。处理器108具有关于z的信息(其中z是轮廓上的积分变量)，因为它们是轮廓的实际点。处理器108还具有关于R(z)的信息，因为它是从轮廓的每个点z到公共参考点的距离(在各种实施例中，可以计算R(z)值并将其预先存储在存储在存储器110中并且可以由处理器108访问的表中，或者处理器108可以被配置为计算那些作为算法的一部分，例如即时计算那些)。处理器108具有关于磁场M(z)的信息，因为它是由位于轮廓上的多个磁传感器对106测量的。更精确地，处理器108不必在轮廓的所有点上都具有关于M(z)的信息，而仅在传感器对所位于的有限多个(即离散)点上具有信息。处理器108然后可以使用这些特定点来近似具有离散和的连续积分。在一些实施例中，处理器108可以被配置为通过在现有的值之间进行插值(即，通过在传感器对106获得测量值的值之间进行插值)来创建/生成更多离散的M(z)值。

围绕夹具的路径(即包含所有传感器对的路径)进行积分。每个值M(z)可以表示为M(z)＝V

一旦处理器108计算出A(即现在已知常数A)，则在框1006中，处理器108可以求解在夹具开口内每条导线具有两个未知数的方程组，其中这两个未知数是当前值I和当前位置z。例如，对于图3和图4所示的两条导线的示例，第一电线的两个未知数为I

I

z

延伸到开口内的三根导线(即K＝3)，处理器108在框1006求解的方程将变为：

I

z

因此，在3条导线的情况下，可提供6个方程式和6个未知数(即未知数I

这可以进一步扩展到其中更多的电线放置在电流测量设备102的开口内的实施例，所有这些实施例都在本公开的范围内。即，可以针对任意数量的K线的一般情况编写类似的方程式，对于K线的一般情况，可以通过以下方式给出方程式的解决方案(在处理器108中实现)：

使

其中，与上面一样，

以这种方式，如本文所述的沿着第一方向和第二方向的测量可以用于计算电流(即I

尽管未在图10中具体显示，但在一些实施例中，方法1000还可包括处理器108计算并应用适当的补偿，以解决传感器对的方向可能的变化以及它们在第一和第二测量方向之间的关系的差异，如本文所述。

现在将解释一些数学推导，其可以帮助解释由处理器108实现的算法的背景，以确定用于在电流测量设备102的开口内的每根导线的电流和位置。

图11示出了轮廓1124，其是上述轮廓的示例，在其内部放置了导线I

位于距导线距离r1处的单个传感器对的两个测量值(即沿第一方向的测量值和沿第二方向的测量值，如此处所述)，例如具有电流I

可能需要注意的是，上述等式可能缺少比例常数-磁性常数与传感器对磁性测量单位的比例组合。该常数是已知的，并且处理器108可以被配置为将该常数用作最终缩放器，以将结果转换为正在使用的任何电流测量单位(A，mA等)。

图12在复杂平面中提供了图11的图示。

从基本几何图形来看，

(1)

现在考虑位于我们半径为R的圆上的通用点z上的一对传感器的一般情况，并将z

如图13所示，将

(2)

现在，假设我们在轮廓1124内有一个磁源，在轮廓1124之外有其他磁源，每个磁源对总测量值都有方程式(2)：

其中z

然后，根据柯西残差定理，

(3)

具有围绕圆的积分。

此外，如果前两个当前位置z0和z1在圆内，则

(4)

因此，我们在四个未知数中有四个方程式(这也可以扩展到轮廓内的更多电流)：

I

(5)z

其中A

根据等式(5)，

(z

z

因此，

z

z

由于方程式(5)中z

z

z

将这些成对的收益相加

A

A

即

A

A

现在，使p

z

上述积分意味着无限多的传感器对106，在实际实现中，积分是用有限的和来近似的，这意味着有限的许多传感器。可以通过在传感器之间进行插值来进一步减少传感器的数量。

传感器的两个圆形平面具有共同的中心并且彼此之间具有微小的角度，也可以解析不垂直于夹具平面的电流。

回顾方程式(3)并插入

因为I

因此，在一些实施例中，可能仅需要沿着与轮廓相切的方向的单个磁传感器测量来确定夹具内的单个电流并消除夹具外的所有电流。但是，要使用方程(4)的方法求解轮廓内部的多个电流，还需要针对每个点上的每个传感器对沿正交方向进行测量。

尽管图11至图13将闭合轮廓1124示出为圆，而公共参考点1130为圆的中心，但是如上所述，并非必须总是如此。对于通用闭合轮廓(例如，如图5所示)，可以出于计算目的在轮廓内部选择任意点作为“坐标中心”。现在，在轮廓上定位正交的传感器测量方向对，以便对于每个传感器对，一个测量方向垂直于将传感器对中心点与所选公共参考点连接的线，而另一个测量方向与它垂直。然后，方程式(2)仍然成立，只是R(它是从传感器到原点的距离)现在是z的函数：

(6)

因此，所有电流的贡献为

(7)

M(z)可能不是亚纯的因为R(z)可能不是亚纯的，然而M(z)R(z)显然是亚纯的，因此相同的数学式适用于钳位内的单个或多个电流。例如，等式(3)变为

(8)

公式(4)变为

(9)

在各个实施例中，可以将R(z)预先计算为每个传感器对的表值，因此不需要实时计算。

现在将描述在实际应用中积分公式(4)的实现。

为此，回到图5的示例将是说明性的，其示出了具有通用坐标中心530的通用轮廓524，其中八对传感器对位于轮廓上的离散点集合处。通过轮廓积分的定义，首先可以对轮廓进行参数化。如果轮廓是凸形的，如图5的示例所示，则可以将其参数化为z(即与实轴的角度)的函数：

然后，方程式(4)的第一积分变为

现在可以使用传感器对测量的八个离散点来近似该积分，如图5所示：

这只是八个复杂磁测量的加权和，其中，在一些实施方案中，权重

(10)

在更常见的情况下，轮廓是半径R的圆，坐标中心是该圆的中心，R(z)＝R是一个常数，因此其导数为零，因此等式(5)变为

(11)

以上推导仅作为示例显示。实际上，很可能需要八个以上的传感器对106才能以足够的精度获得电流测量值(尽管处理器108可以配置为通过在相邻的传感器对之间进行内插来创建更多的传感器对测量值)。

传感器布置和方法的其他示例

如前所述，本文公开的实施例可以使用磁传感器，例如AMR传感器，来测量多芯电缆中的一根或多根导线中的电流。尽管不限于此，但假设多芯电缆是一根接地的3线电缆，并且假设接地线不承载电流，则可能总共需要确定八个变量。在例如由于电缆损坏等原因也在接地线中测量电流的情况下，可能会有8个以上的变量。

这8个变量包括每个导体(例如，每个热导体和中性导体)的x，y位置，流过每个导体的电流以及在x和y方向上的背景磁场。背景磁场可能是由于地球磁场和/或来自电流测量设备附近电线的磁场引起的。为了确定这8个变量的值，希望开发一种以定义的方式放置磁传感器的配置，以产生最佳的磁场求解解决方案。一种这样的非限制性配置是以圆形方式放置八个磁传感器，其中每个传感器在X方向上感测磁场强度。这些传感器可以放置在PCB板上。类似地，可以将另外八个磁传感器放置在与前八个传感器完全相同的位置，但是要位于印刷电路板(PCB)的底部，并可以定向以测量Y方向上的磁场强度。同时，在PCB的相对侧上的每个位置处的一对这样的磁传感器是上述磁传感器对106中的一个的示例。这种配置在八个x，y位置(即八个磁传感器对106)产生16个数据点，可以在其中测量磁场强度。在一个或多个这样的磁传感器对106的一些实施例中，用于测量磁场的x分量的传感器的位置和用于测量磁场的y分量的传感器的位置可以彼此不同。

图14A和图14B示出了根据某些实施例的在用于测量电流的示例性设备内的传感器的示例性放置。如图14A中所示，第一组八个传感器电路可以被定位在电流测量设备(例如电流测量设备200或可以包括在电流测量系统100的一部分例如作为电流测量系统100的电流测量单元104中的任何其他设备)的PCB的一侧上，例如但不必须在顶侧1400A上。第一组八个传感器电路可以分别定向为测量x方向的磁场。类似地，如图14B所示，第二组八个传感器电路可以位于所述电流测量设备的PCB的相对侧，例如但不一定是底侧1400B。第二组八个传感器电路中的传感器电路可以各自定向为测量y方向上的磁场。如图14A和14B所示，两个示例传感器电路(每个图中一个)用虚线圈起来，而另一条虚线连接这两个传感器电路，则一侧1400A上的传感器电路(即第一组传感器电路中的传感器电路)和另一侧1400B上的相应传感器电路(即第二组传感器电路中的传感器电路)一起构成了如上所述的磁传感器对106的示例。因此，除非另有说明，否则以上提供的描述适用于图14A和图14B所示的布置。

在一些实施方案中，第二组八个传感器电路可以与第一组八个传感器电路正交。尽管如上所述，在一些实施例中，第一组传感器电路和第二组传感器电路可以彼此非正交地定位，但是非正交地定位传感器电路可以增加测量磁场的复杂性。如图14A和图14B所示，当导线位于电流测量设备的壳体的目标测量区域内时，传感器电路可以测量坐标平面的x方向和坐标平面的y方向上的场强。线可以沿z方向延伸，该z方向从图纸向外指向图纸的观看者。

在一些实施方案中，如图14A和图14B所示，第一组传感器电路和第二组传感器电路可以位于PCB上的基本上相同的位置，但是位于相对的两侧。然而，在一些实施例中，第一组传感器电路和第二组传感器电路可以位于PCB的壳体的相同或不同侧上的不同位置。在一些实施例中，每个传感器电路可以包括多个传感器，例如惠斯通电桥构造中的4个传感器。因此，对于图14A和14B的示例，在PCB的每一侧上可以存在32个传感器，以测量由一根或多根导线和/或背景场产生的磁场的x和y分量。

在本文公开的某些实施例中，传感器电路可以对称地定位在壳体/PCB上或围绕目标测量区域对称地定位。在其他实施例中，传感器电路可以位于各个位置以改善或最大化传感器测量的准确性。

可以从两组八个传感器电路中获得十六个磁场测量值。十六个磁场测量值中的每一个都可以是前面提到的八个变量的非线性函数，例如，两条导线承载电流，例如，以带有接地线的两线电缆或三线电缆为例(例如，每个导体的x，y位置具有电流，两个导体中的每个导体的电流以及x和y方向的背景磁场)。8个磁传感器对106中的16个磁传感器中的每一个都可以与模拟前端和ADC一起使用，以将场测量值发送到处理器(方框1402中的图14A和14B所示的模拟前端，ADC和处理器)，例如处理器108，其如本文所述处理测量。ADC可以以相对较快的速率对传感器输出进行采样，以提供来自每个传感器或传感器电路的连续数据流。在某些实施例中，处理器108可以使用非线性最小二乘法求解技术来从十六个磁场强度测量中提取八个变量的值。此外，在某些实施例中，处理器108可以使用逐次逼近方法来最小化十六次测量的场强和一组基于每个导体的预测x，y位置，每个导体的预测电流和背景场而预测的一组预测场强之间的误差。误差的局部极小值的存在可以基于以下事实：测量值源自多芯电缆或任何多根导线中的两个相反电流。

在一些实施方案中，处理器108可以使用许多非线性最小二乘拟合运算来得出解并确定变量的值。一个主要指标可能是利用最少的时间步长来实现最小的误差并快速收敛。处理器108可以用来得出解的一种方法是最速下降法，该方法在最初的几个迭代步骤中具有非常好的性能，但是其最终稳定可能是线性且缓慢的。处理器108可以使用的另一种方法是牛顿法，当预测值接近解时，它在迭代过程的最后阶段是非常好的。另一种可能的方法是使处理器108使用混合操作，该操作可以首先使用最速下降方法，然后在接近最终沉降时使用牛顿方法。这种混合操作的挑战是开发健壮的转换操作，而该转换操作不会过于复杂。在其他实施例中，处理器108可以使用Levenberg-Marquardt方法和Powell的Dog Leg方法的版本，或者阻尼Gauss-Newton方法的版本来解决非线性最小二乘问题。这些方法通常被认为是解决此类应用中具有最快收敛时间的非线性最小二乘拟合问题的最佳方法。

图15呈现了可以与当前测量过程(例如下面描述的方法1600或上面描述的方法900或1000)一起使用的Levenberg-Marquardt操作的示例，以供处理器108在确定一根或多根导线内的电流时求解一个或多个变量。将这些非线性求解器与基于磁传感器对的非接触式电流感测相结合，可提供一种针对多导体电流感测的解决方案，而如今，该解决方案尚无足够的解决方案。

图16示出了根据本公开的又一实施例的用于确定流过至少一条导线的电流的示例电流测量过程1600的流程图。方法1600可以由可以测量流过一根或多根导线的电流量的任何电流测量系统来实现。可以使用例如移动电流测量设备102、电流测量单元104、一个或多个处理器108、传感器对106等来全部或部分地实现方法1600。可以响应于将导线放置在电流测量设备102的开口内，定位在电流测量设备102的目标测量区域内而执行处理1600，来自用户的命令或任何其他可能会启动电线电流测量的触发器。在一些实施例中，电流测量设备102可以是永久性的或固定在能够连续或间歇地监视电线或设备中的电流的组件上。在一些这样的实施例中，方法1600可以间歇地或连续地执行。尽管许多不同的系统可以执行方法1600的一部分或全部，但是为了简化讨论，将针对特定系统描述方法1600。

方法1600可以在框1602开始，在框1602，例如，处理器108确定第一电线、第二电线和背景场的投影位置。在一些实施例中，第一电线和第二电线可以是多芯电缆的一部分。换句话说，在某些情况下，第一电线可以是热线，而第二电线可以是

在框1604，处理器108可以将正电流值分配给第一电线，并且将相同幅度的负电流值分配给第二电线，反之亦然。例如，分配给第一电线的电流可以是一个安培(1A)，分配给第二电线的电流可以是一个负安培(-1A)。

在框1606处，处理器108使用传感器对106来测量在一组磁阻传感器处的磁场强度(例如，处理器108可以控制由传感器对106执行的测量过程并接收测量结果)。在某些实施例中，每个传感器对106可用于确定特定位置处的x，y磁场强度。

在框1608，处理器108可以基于第一电线、第二电线和背景场的投影位置来计算每个传感器处的预期磁场强度。此外，框1608可以包括处理器108基于在框1604处分配的针对流过第一电线和第二电线的电流的分配的电流值来计算预期的磁场强度。由于将假设电流和位置分配给每条导线，因此可以确定每个传感器要测量的预期磁场强度。如果每条导线的假设电流和位置与每条导线的实际电流和位置相匹配，则计算或预期的磁场强度应与在框1606确定的测得的磁场强度相匹配。每个传感器的测量的和预期的磁场强度之间的差可以被确定为误差值。在一些实施例中，处理器108可以为在每个磁传感器处测量的磁场强度计算单独的误差值。在其他实施例中，处理器108可以例如通过在一组电阻式传感器的计算出的预期磁场强度和测得的磁场强度之间求出差，来确定总误差值或反映磁场强度总误差的误差值。

在判定框1610处，处理器108可以确定所测量的磁场强度与预期的磁场强度之间的误差值是否小于阈值。阈值可以由用户或电流测量设备的制造商设置。在某些实施例中，决策块1610可以包括处理器108确定误差值是在最小值还是最小值。因为作为框1604的一部分分配给电线的电流可能与电线中的实际电流不匹配，所以可能无法获得满足阈值的误差。然而，通过确定误差最小的点，处理器108可以确定目标测量区域内的导线的位置(例如，多芯电缆的位置)。在目标测量区域内确定位置后，处理器108可以至少部分地基于在确定的位置处测量的磁场强度来确定流过第一电线和第二电线的电流。在一些实施例中，确定误差值是否小于阈值包括处理器108确定在传感器的输出与传感器的预期输出之间测量的误差的均方根和。然后可以确定均方根和小于或满足阈值。

如果处理器108在判定框1610处确定误差值不小于阈值或不满足阈值，则方法1600可以进行至框1612。在框1612处，处理器108可以调整第一电线、第二电线和/或背景场中一个或多个的投影位置。在一些实施例中，该过程然后可以返回到框1606(如图16中从框1612到框1606的箭头所示)，在该框处再次测量在该组磁阻传感器中的每一个处的磁场强度。在框1608，处理器108可以基于第一电线、第二电线和背景场中的一个或多个的更新的投影位置来重新计算期望的磁场强度。有利地，在某些实施例中，通过重复与框1606相关联的过程，在测量过程中，可以考虑电流测量设备在操作过程中(例如由于操作者的手的晃动或其他移动)的运动，这可以确定一根或多根导线中的电流。备选地，在某些实施例中，方法1600可以从框1612进行到框1608，即再次跳过执行测量(在图16中未具体示出，带有从框1612到框1608的箭头)。在一些这样的实施例中，在方法1600的执行期间先前获得的测量的磁场强度可以在决策框1610的执行期间使用。

如果处理器108在判定框1610处确定该误差值小于阈值或确实满足阈值，则方法1600可以前进至框1614。在框1614处，处理器108可以至少部分地基于第一电线和第二电线的位置以及该组磁传感器106的测量的磁场强度来确定第一电线和第二电线的电流值。在某些实施例中，确定第一电线和第二电线的电流值第二电线可以包括使用在方法1600的实施例中确定的已知位置在目标测量区域内重复第一电线和第二电线的方法1600的修改版本，同时改变施加到第一电线和第二电线的电流值。在确定提供最小误差的电流值之后，可以使用电流测量设备102的任何种类的输出设备(例如输出设备114)在显示器上将当前值显示给用户或传达给用户。

方法1600的描述可以扩展到任何其他数量的导线和磁传感器对106的任何布置，所有这些都在本公开的范围内。

例子1提供一种用于测量流过至少一根电线的电流的设备。设备可包括壳体，具有用于容纳所述至少一根电线的开口。当导线位于开口内时，开口可以对应于目标测量区域，用于测量流经一根或多根导线的电流，例如在多芯电缆中。设备还可包括多个磁传感器对和硬件处理器。多个磁传感器对可以布置在壳体内(即布置在壳体上或至少部分地布置在壳体内)，例如位于壳体的开口周围。一根或多根导线可以沿z方向(当位于开口内时)延伸，而多个磁传感器对可以位于三维坐标系的一个或多个x-y平面中。每个磁传感器对可以被配置为在至少一根电线延伸穿过开口时(例如，当电线的至少一部分位于开口内时)生成信号，所述信号包括指示第一方向上的磁场的第一信号(例如第一电压或第一电流)和指示第二方向上的磁场的第二信号(例如第二电压或第一电流)。硬件处理器可被配置为基于由所述多个磁传感器对中的至少两个或多个产生的信号来导出所述至少一根电线中的电流(可流经的电流)的量度。

例子2提供根据例子1的设备，其中对于所有磁传感器对，第一方向基本上垂直于第二方向。

例子3提供根据例子1或2的设备，其中所述多个磁传感器对中的每一个都相对于公共参考点进行布置，以便对于每个磁传感器对，第一方向基本垂直于连接磁传感器对的传感器参考点(例如，磁心)和公共参考点的线，并且第二方向基本平行于所述线。

例子4提供根据前述例子中的任何一个的设备，其中对于所有多个磁传感器对，所述第一方向和所述第二方向之间的关系相同。

例子5提供根据例子4的设备，其中所述第一方向和所述第二方向之间的关系是使得所述第二方向从所述公共参考点指离，并且所述第一方向是所述第二方向顺时针旋转90度。

例子6提供根据例子4的设备，其中所述第一方向和所述第二方向之间的关系是使得所述第二方向从所述公共参考点指离，并且所述第一方向是所述第二方向逆时针旋转90度。

例子7提供根据例子4的设备，其中所述第一方向和所述第二方向之间的关系是使得所述第二方向从所述公共参考点指离，并且所述第一方向是所述第二方向顺时针旋转90度。

例子8提供根据例子4的设备，其中所述第一方向和所述第二方向之间的关系是使得所述第二方向从所述公共参考点指离，并且所述第一方向是所述第二方向逆时针旋转90度。

例子9提供根据例子1的设备，其中至少两个或更多个磁性传感器对(即，其传感器对信号用于导出至少一根电线中的电流的量度)包括第一磁传感器和第二磁传感器。可以相对于公共参考点布置两个磁传感器，从而：对于第一磁传感器，第一磁传感器的第一方向相对于连接第一磁传感器的传感器参考点(例如，磁心)和公共参考点的线成第一角度，第一磁传感器的第二方向基本上垂直于第一磁传感器的第一方向，并且相对于连接第一磁传感器的传感器参考点和公共参考点的线成第二角度；对于第二磁传感器，第二磁传感器的第一方向相对于连接第二磁传感器的传感器参考点(例如磁中心)和公共参考点的线成第三角度，第二磁传感器的第二方向基本上垂直于第二磁传感器的第一方向，并且相对于连接第二磁传感器的传感器参考点和公共参考点的线成第四角度。

例子10提供根据例子9的设备，其中当所述第一角度不等于所述第三角度且不等于所述第四角度时，所述硬件处理器被配置为基于所述第一磁传感器和所述第二磁传感器产生的信号，在得出所述至少一根电线中的电流的度量之前或之时，补偿所述第一角度与所述第三角度之间的差或补偿所述第一角度与所述第四角度之间的差。

例子11提供根据例子9的设备，其中当所述第一角度和所述第二角度都不等于零时，所述硬件处理器被配置为基于所述第一磁传感器产生的信号在得出所述至少一根电线中的电流的度量之前或之时，补偿所述第一磁传感器的第一方向或第二方向与平行于连接所述第一磁传感器的传感器参考点和所述公共参考点的线的偏差。

例子12提供根据例子11的设备，其中当所述第三角度和所述第四角度都不等于零时，所述硬件处理器被配置为基于所述第二磁传感器产生的信号在得出所述至少一根电线中电流的度量之前或之时，补偿所述第二磁传感器的第一方向或第二方向与平行于连接所述第二磁传感器的传感器参考点和所述公共参考点的线的偏差。

例子13提供根据前述例子中的任何一个的设备，其中多个磁传感器对沿着假想的或假设的闭合轮廓基本上均匀地布置。

例子14提供根据例子13的设备，其中闭合轮廓基本上是圆形、椭圆形或四边形。

例子15提供根据例子1-14中的任何一个的设备，其中所述多个磁传感器对中的一个或多个中的每个包括第一传感器和第二传感器，第一传感器配置为生成第一信号，并且第二传感器配置为生成第二信号。

例子16提供根据例子15的设备，其中所述壳体具有第一面和相对的第二面,所述多个磁传感器对中的一个或多个中的每个的第一磁传感器设置在所述壳体的第一面上,和所述多个磁传感器对中的一个或多个中的每个的第二磁传感器设置在所述壳体的第二面上。

例子17提供根据例子15的设备，其中对于所述多个磁传感器对中的一个或多个中的每个，所述第一磁传感器通过间隙与所述第二磁传感器分开(即，每个磁传感器对的第一和第二磁传感器以一定的距离设置在壳体内)。

例子18提供根据例子15的设备，其中所述多个磁传感器对的第一磁传感器与所述多个磁传感器对的第二磁传感器交错。

例子19提供根据例子1-14中任一示例的设备，其中所述多个磁传感器对中的一个或多个中的每个包括多轴传感器。

例子20提供根据例子1-19中任一示例的设备，其中所述多个磁传感器对包括霍尔效应传感器。

例子21提供根据例子1-19中任一示例的设备，其中所述多个磁传感器对包括各向异性磁阻传感器(AMR)。

例子22提供根据例子1-19中任一示例的设备，其中所述多个磁传感器对包括巨型磁阻传感器(GMR)。

例子23提供根据例子1-19中任一示例的设备，其中所述多个磁传感器对包括隧道磁阻传感器(TMR)。

例子24提供根据例子1-19中任一示例的设备，其中所述多个磁传感器对包括磁光传感器。

例子25提供根据例子1-19中任一示例的设备，其中所述多个磁传感器对包括超导体电流传感器。

例子26提供根据前述例子中的任何一个的设备，其中所述至少一根电线是第一电线,所述多个磁传感器对中的每个磁传感器对被配置为当所述第一电线和第二电线都延伸穿过所述开口时产生信号，和所述硬件处理器还被配置为基于由所述多个磁传感器对中的至少两个或更多个产生的信号来得出所述第二电线中的电流的量度。

例子27提供根据例子26的设备，还包括显示单元，被配置为显示由数据处理系统得出的第二电线中的电流量度和第一电线中的电流量度的图形表示。

例子28提供根据例子27的设备，其中显示单元进一步被配置成显示第一电线和第二电线的相对位置(即，相对于彼此或相对于某些公共参考点的位置)。

例子29提供根据前述例子中的任何一个的设备，还包括输出设备，被配置为显示由所述硬件处理器得出的至少一根电线中电流量度的图形表示。

在进一步的示例中，该设备可以包括处理器，该处理器被配置为分配目标测量区域内的一条或多条导线(例如多芯电缆)的第一线和第二线的投影位置；至少部分地基于第一电线和第二电线相对于第一组传感器电路和第二组传感器电路的投影位置，计算第一电线和第二电线在x方向和y方向上的预期磁场强度；使用本文所述的第一组传感器电路和第二组传感器电路中的每一个来测量(或控制磁传感器对以测量)x方向和y方向上的磁场强度；根据在x方向和y方向上的预期磁场强度与在x方向和y方向上的实测磁场强度之差确定误差值；依次调整第一电线和第二电线的投影位置，直到误差值满足误差阈值；当误差值满足误差阈值和在x方向和y方向上测得的磁场强度时，至少部分地基于第一电线和第二电线的投影位置确定流过第一电线和第二电线的电流。

在某些其他示例中，第一组传感器电路中的每个传感器电路和第二组传感器电路中的每个传感器电路可以包括配置在惠斯通电桥中的四个磁传感器。备选地，第一组传感器电路中的每个传感器电路和第二组传感器电路中的每个传感器电路可以包括配置在半惠斯通电桥中的两个磁传感器。第一组传感器电路的每个传感器电路和第二组传感器电路的每个传感器电路可以包括一个或多个AMR传感器。在某些示例中，处理器可以进一步被配置为通过确定相对于第一组传感器电路和第二组传感器电路中的每一个的期望磁场强度与测量磁场强度之间的误差的均方根，来确定误差值。此外，在某些示例中，处理器可以进一步被配置为通过确定误差的均方根和是否满足误差阈值来确定误差值是否满足误差阈值。

示例30提供了一种用于操作用于测量流过至少一根导线的电流的设备的方法。该方法可以包括将导线封闭在所述设备的壳体的开口内，以使所述导线延伸穿过所述开口(即，导线的至少一部分位于开口内)，其中所述开口用于容纳一根或多根导线，并且所述壳体包括布置在其中或在其上的多个磁传感器对(例如，布置在壳体的开口周围)；当所述电线被封闭在所述开口内时，使用所述设备的硬件处理器接收由所述多个磁传感器对产生的信号,其中由所述多个磁传感器对中的每个磁传感器产生的信号包括指示沿第一方向的磁场的第一信号(例如第一电压或第一电流)，指示第二方向上的磁场的第二信号(例如第二电压或第一电流)；使用所述硬件处理器基于由所述多个磁传感器对中的至少两个或多个产生的信号来得出所述电线中的电流的量度。

例子31提供根据例子30的方法，其中所述电线是第一电线，并且其中该方法还用于确定第二电线中的电流，该方法还包括：使用所述开口封闭第二导体，以使所述第二电线延伸穿过所述开口(例如第二电线的至少一部分位于开口内)；在所述第一电线和所述第二电线都被所述开口包围的同时，使用所述硬件处理器接收由所述多个磁传感器对产生的信号；和使用所述硬件处理器基于由所述多个磁传感器对中的至少两个或更多个产生的信号来得出所述第二电线中的电流的量度。

在其他例子中，根据权利要求30-31中的任意一项所述的方法，还可以包括用于操作根据前述例子中的任意一项所述的设备的特征，例如例子1-29中的任何一个。

例子32提供一种确定导线中电流的方法，该方法包括使多个磁传感器对布置在具有开口的壳体中，该开口用于容纳一根或多根电线，以当所述电线延伸穿过所述开口时产生信号(例如，当导线的至少一部分位于开口内时)，来自多个磁传感器对的每个磁传感器对的信号包括指示沿第一方向的磁场的第一信号(例如，第一电压或第一电流)和指示第二方向上的磁场的第二信号(例如第二电压或第一电流)；并且使用所述硬件处理器基于由所述多个磁传感器对中的至少两个或多个产生的信号来得出所述电线中电流的度量。

例子33提供了一种用于确定导线中的电流的方法，该方法包括接收由布置在具有用于容纳一根或多根导线的开口的壳体内的多个磁传感器对产生的信号，其中所述信号是在所述电线延伸穿过所述开口时产生(例如，当导线的至少一部分位于开口内时)，并且其中来自多个磁传感器对中每个磁传感器对的信号包括指示第一方向上的磁场的第一信号(例如，第一电压或第一电流)，以及指示沿第二方向的磁场的第二信号(例如第二电压或第一电流)；基于由所述多个磁传感器对中的至少两个或多个产生的信号得出所述电线中电流的度量。

在另外的例子中，根据权利要求32-33中的任一项的方法可以进一步包括用于确定根据在前的例子中的任何一个的设备中的电流的特征，例如，例子1-29中的任何一个。

例子34提供一种用于测量流经多芯电缆的电流的设备，设备包括：壳体，包括被配置为容纳多芯电缆的开口；第一磁传感器，布置在所述开口周围并被配置为在第一方向上测量磁场强度；第二磁传感器，布置在所述开口周围并被配置为测量第二方向上的磁场强度；和硬件处理器，被配置为基于第一磁传感器和第二磁传感器的输出确定流过多芯电缆的单根导体的电流。

例子35提供根据例子34的设备，其中所述处理器还被配置为基于来自所述第一磁传感器和所述第二磁传感器的输出来确定流过所述多芯电缆的第二单独导体的电流。

例子36提供根据例子34的设备，其中所述第一磁传感器包括各向异性磁阻传感器。

例子37提供根据例子34的设备，其中所述处理器被配置为基于用于计算流过单根电线的电流的非线性运算来确定流过单根电线的电流。

例子38提供根据例子34的设备，其中处理器被配置为至少部分地基于最小二乘拟合操作来确定流过单根导体的电流。

例子39提供根据例子34的设备，还包括在第一磁传感器的磁传感器和处理器之间的信号路径中的模拟前端和模数转换器。

例子40提供根据例子34的设备，其中第一方向与第二方向基本正交。

例子41提供根据例子34的设备，其中所述第一磁传感器和所述第二磁传感器设置在所述壳体内。

例子42提供根据例子34的设备，其中所述第一磁传感器包括四个磁传感器.

例子43提供根据例子42的设备，其中所述四个磁传感器以惠斯通电桥结构布置。

例子44提供根据例子34的设备，其中所述处理器被配置为至少部分地基于由所述第一磁传感器和所述第二磁传感器中的至少一些测量的一个或多个磁场强度的确定、以及在目标测量区域内的单根导体的位置的确定，确定流过所述单根导体的电流。

例子45提供一种测量流经多芯电缆的电流的方法，该方法包括：确定目标测量区域内的多芯电缆的第一电线和第二电线的投影位置；将第一预计电流值分配给所述第一电线，并将第二预计电流值分配给所述第二电线；测量由流过所述第一电线的第一电流和流过所述第二电线的第二电流产生的磁场的磁场强度,其中所述磁场强度是使用围绕所述目标测量区域布置的一组磁传感器来测量的；至少部分地基于所述第一电线的投影位置和所述第二电线的投影位置确定期望的磁场强度；至少部分地基于测量的磁场强度和预期的磁场强度来确定误差值；当确定所述误差值不满足误差阈值时，调整所述第一电线的投影位置；和当确定所述误差值确实满足所述误差阈值时，至少部分地基于所述第一电线的投影位置和所述磁场强度来确定流过所述第一电线的第一电流的电流值。

例子46提供根据例子45的方法，其中所述多芯电缆包括至少两根电线，例如至少三根电线。

例子47提供根据例子45的方法，其中所述第一预计电流值和所述第二预计电流值具有相同的幅度，但相位相反。

例子48提供根据例子45的方法，其中所述磁场是由流过所述第一电线的第一电流产生的第一磁场和或流过所述第二电线的第二电流产生的第二磁场的集合。

例子49提供根据例子45的方法，还包括当确定所述误差值不满足误差阈值时，调节所述第二电线的投影位置。

例子50提供根据例子45的方法，还包括当确定所述误差值确实满足误差阈值时，至少部分地基于所述第二电线的投影位置和所述磁场强度来确定流过所述第二电线的第二电流的第二电流值。

例子51提供根据例子45的方法，其中该组磁传感器包括第一磁传感器和第二磁传感器,并且其中所述第一磁传感器被配置为测量第一方向上的磁场强度，以及所述第二磁传感器被配置为测量第二方向上的磁场强度。

例子52提供根据例子45的方法，其中确定所述多芯电缆的第一电线和第二电线的投影位置包括将第一默认位置分配给所述第一电线并且将第二默认位置分配给所述第二电线。

例子53提供根据例子45的方法，还包括执行最小二乘拟合操作以确定在所述误差值满足误差阈值的点处的第一电线的投影位置。

本文讨论的原理和优点可以用于任何设备中以测量流过一根或多根导线的电流。此外，本文公开的实施例可用于增加在测量流经电线的电流期间导线可位于的区域或区域，从而可以测量笨拙定位或被其他组件阻挡的电线中的电流。进一步，本文公开的实施例提高了电流测量的精度和/或减小了杂散场干扰对导线中的电流测量的影响。可以在本文中讨论的实施例来实现以测量各种系统中的电流，包括与住宅电气系统、电动车辆、太阳能、电力存储相关的系统，或可能希望以非接触方式在一根或多根导线(例如多芯电缆)中测量电流的其他系统。

应当理解，根据本文所述的任何特定实施例，不一定可以实现所有目的或优点。因此，例如，本领域技术人员将认识到，某些实施例可以被配置为以实现或优化如本文所教导的一个优点或一组优点的方式操作，而不必实现如本文所教导或建议的其他目的或优点。

在一个示例实施例中，可以在相关联的电子设备的板上实现任意数量的附图的电路。该板可以是通用电路板，其可以容纳电子设备的内部电子系统的各种组件，并且还可以提供用于其他外围设备的连接器。更具体地说，该板可提供电连接，系统的其他组件可通过该电连接进行电通信。任何合适的处理器(包括数字信号处理器、微处理器、支持芯片组等)、计算机可读非暂时性存储元件等都可以根据特定的配置需求、处理需求、计算机设计等适当地耦合到板上。其他组件(例如外部存储器、附加传感器、用于音频/视频显示的控制器和外围设备)可以通过电缆作为插入卡连接到板上，也可以集成到板上。在各种实施例中，本文描述的功能可以以仿真形式实现为在以支持这些功能的结构布置的一个或多个可配置(例如，可编程)元件内运行的软件或固件。可以在包括允许处理器执行那些功能的指令的非暂时性计算机可读存储介质上提供提供仿真的软件或固件。

在另一个示例实施例中，图的电路可以被实现为独立模块(例如，具有相关联的组件和被配置为执行特定应用或功能的电路的设备)，或者作为插件模块实现到电子设备的专用硬件中。注意，本公开的特定实施例可以容易地部分地或整体地包括在片上系统(SOC)封装中。SOC代表将计算机或其他电子系统的组件集成到单个芯片中的IC。它可能包含数字、模拟、混合信号以及经常的射频功能：所有这些功能都可以在单个芯片基板上提供。其他实施例可以包括多芯片模块(MCM)，其中多个分离的IC位于单个电子封装内并且被配置为通过电子封装彼此紧密地相互作用。在各种其他实施例中，数字滤波器可以在专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)和其他半导体芯片中的一个或多个硅核中实现。

还必须注意，本文概述的所有规格、尺寸和关系(例如，处理器的数量，逻辑运算等)仅出于示例和教导的目的而提供。在不背离本公开的精神或所附权利要求的范围的情况下，这种信息可以有很大变化。这些规范仅适用于一个非限制性示例，因此，它们应照此解释。在前面的描述中，已经参考组件的特定布置描述了示例实施例。在不脱离所附权利要求的范围的情况下，可以对这些实施例进行各种修改和改变。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而不是限制性的。

注意，利用本文提供的众多示例，可以根据两个、三个、四个或更多个电子组件来描述交互。但是，这样做只是出于清楚和示例的目的。应当理解，可以以任何合适的方式来合并系统。沿着类似的设计替代方案，附图中任何示出的组件、模块和元件可以以各种可能的配置进行组合，所有这些显然都在本说明书的广泛范围内。在某些情况下，仅参考有限数量的电气元件来描述一组给定流程的一个或多个功能可能会更容易。应当理解，附图及其教导的电路易于扩展，并且可以容纳大量的组件，以及更复杂/复杂的布置和配置。因此，提供的示例不应限制范围或抑制可能潜在地应用于无数其他架构的电子电路的广泛教导。

注意，在本说明书中，对“一个实施例”、“示例实施例”、“实施例”、“另一实施例”、“一些实施例”、“各种实施例”、“其他实施例”、“替代实施例”等中包括的各种特征(例如，元素、结构、模块、组件、步骤、操作、特性等)的引用旨在表示任何这样的特征被包括在本公开的一个或多个实施例中，但是可以或可以不必在相同的实施例中组合。

同样重要的是要注意与使用磁传感器(例如在图中所示的一个或多个过程中总结的那些)进行非接触式电流测量有关的功能仅示出了可以由图中所示的电流测量系统执行或在其中执行的一些可能功能。这些操作中的一些可以在适当时删除或移除，或者在不脱离本公开的范围的情况下，可以对操作进行相当大的修改或改变。另外，这些操作的时间安排可能会大大改变。出于示例和讨论的目的，提供了上述操作流程。本文描述的实施例提供了很大的灵活性，因为可以提供任何合适的布置、时序、配置和定时机制，而不背离本公开的教导。

本领域技术人员可以确定许多其他改变、替换、变化、变更和修改，并且意图是本公开涵盖落入所附权利要求范围内的所有这样的改变、替换、变更、替换和修改。注意，上述设备的所有可选特征也可以相对于本文描述的方法或过程来实现，并且示例中的细节可以在一个或多个实施例中的任何地方使用。