舰船在海水中航行时,船壳会发生腐蚀,采用保护技术可减少腐蚀,但因腐蚀产生的电流会流经海水,传动轴等介质返回船体,构成完整回路。同时由于传动轴的转动,会激发出低频的电磁信号并传播到很远的距离,给舰船的隐身安全带来隐患。精确检测舰船传动轴电流,对研究舰船的非声隐身特性等具有重要意义。轴电流幅值范围大,具有复杂的交直流成分,检测环境复杂,且传动轴的尺寸大,现有传感器不能有效的解决这个问题。本文目的是研究并设计一个非侵入式轴电流传感系统,有效解决舰船轴电流的检测问题。本文首先通过ANSYS软件对轴电流产生的磁场进行分析,仿真研究了传动轴的尺寸、偏心等对磁场分布的影响,验证了非侵入式测量的可行性。然后根据轴电流动态范围,为解决小电流的检测问题,论文研究了自激振荡磁通门电流传感器的原理。在开环应用下,其具有较好的稳定性,很高的灵敏度和分辨率。在磁芯大直径条件下,激磁频率受到影响,检测带宽受到一定限制。本文对自激振荡磁通门电路进行了改进,提出一种优化方案,通过优化激磁回路,一定程度上提高了传感器的测量带宽。设计的检测系统可以实现直流及轴频10次谐波以内的电流检测,在低频80 Hz范围内达到了轴电流的动态范围±2 A和精度要求0.5%FS。为了检测更高次的谐波,研究了TMR电流传感原理,仿真分析了聚磁环气隙的磁场分布特征,设计了TMR轴电流检测系统。通过聚磁环聚磁,在两个对称气隙开口处放置TMR芯片,芯片输出通过两级差分放大及信号调理电路,消除共模干扰,间接检测轴电流大小。经实验测试,设计的TMR轴电流检测系统可以达到±2 A量程和1 k Hz带宽的设计要求。虽然直流漂移和噪声影响了小电流的测量精度,但在较大的量程范围内,精度指标可以达到应用需求。通过研究,将磁通门与TMR技术结合起来,可以有效提高轴电流检测系统的灵敏度、可靠性和带宽等问题,较好地解决轴电流非侵入式检测问题。对舰船安全运行和非声隐身有着重要使用价值和现实意义。