功率传感器通过电磁感应、霍尔效应或热效应等物理现象来检测电流和电压，并将其转换为与功率相关的标准信号输出。
功率传感器的基本原理：
功率传感器采用专用的功率变换电路把交流功率信号变换成与之线性关系的标准直流电流电压信号，再经有源滤波线性放大输出恒流或恒压模拟量，使变送器具有高精度、工作稳定等特点，输出为恒流或恒信号。同时还可以把功率信号以脉冲输出。只需要对该脉冲记数就可得电度值，因此，KCE-P/Q送器还具有使用方便、性价比高等到特点该传感器用于测量各种特性负载的单相、三相有功功率或无功功率的测量变换。
核心公式：瞬时功率 P(t) = U(t) × I(t)
因此，一个完整的功率测量系统通常包含三个核心部分：电压采样、电流采样、乘法计算单元。功率传感器的原理主要围绕如何高精度、高带宽、安全地获取电流和电压信号，并进行高速运算。
一、 功率测量的分类与挑战
直流功率：相对简单，因为电压和电流都是直流量。P = U × I。
交流功率：复杂得多，需要考虑波形、相位、谐波。
视在功率 S = Urms × Irms （单位：VA）
有功功率 P = (1/T) ∫ u(t)×i(t) dt = Urms × Irms × cosφ （单位：W）
无功功率 Q = Urms × Irms × sinφ （单位：VAR）
关键挑战：精确测量必须在瞬间同步捕获同一时刻的电压和电流值，再进行乘法和积分。相位误差会直接导致有功功率计算不准确。
二、 电流测量是核心技术（如何获取 I(t) ）
这是功率传感器中最关键也最多样化的部分，决定了传感器的性能、带宽、隔离能力和成本。
1、分流器
原理：基于欧姆定律。在被测电流路径中串入一个已知的、低阻值精密电阻（分流电阻），测量其两端的压降。
特性：
优点：成本最低、精度高、带宽极宽（可达MHz级）、无相位误差。
缺点：非隔离（测量电路与被测主回路共地），会产生功率损耗和热量，不适合大电流测量。
关键：必须使用低温度系数的材料（如锰铜）制造电阻，并采用开尔文四线连接法以消除引线电阻影响。
应用：家电、电动工具、电池管理、低侧电流检测。
2. 电流互感器
原理：基于电磁感应。被测导线作为初级线圈，在磁芯上绕制次级线圈，次级感应电流与初级电流成比例。
特性：
优点：电气隔离、无插入损耗、可测量极大交流电流。
缺点：只能测量交流或瞬变电流，无法测纯直流；存在相位误差（尤其是低频时）；磁芯易饱和。
注意：次级侧绝不能开路，否则会产生危险高压。
应用：工业电网、电能表、电机驱动。
3. 霍尔效应电流传感器（开环与闭环）
原理：基于霍尔效应。载流导线产生的磁场被磁芯聚集，作用于霍尔元件，产生与磁场（即与被测电流）成正比的电压。
开环式：霍尔电压直接放大输出。结构简单，成本较低，但精度和线性度稍差，温漂较大。
闭环式（零磁通型）：霍尔电压经放大后驱动补偿线圈，产生一个反向磁场，使磁芯内的磁通始终为零。此时补偿线圈中的电流与被测电流严格成比例。这是高性能功率传感器的核心方案。
特性：
优点：交直流均可测量、电气隔离、带宽宽（闭环可达几百kHz）、测量范围大、插入损耗低。
缺点：成本高于CT和分流器；存在微小的零点漂移和温漂（闭环已极大改善）。
应用：变频器、伺服驱动器、新能源（光伏、电动汽车）、UPS、高精度功率分析仪。
4. 磁通门电流传感器
原理：利用高导磁率磁芯在饱和区工作的特性，通过检测二次谐波来精确测量微弱的磁场（电流）。是闭环霍尔技术的超高性能升级版。
特性：
优点：目前商用最高的精度和稳定性，极低的零点漂移和温漂，超高分辨率，宽频带。
缺点：成本最高，电路复杂，功耗相对较大。
应用：高端功率分析仪、精密测试设备、实验室标准。
5. 罗氏线圈（Rogowski Coil）
原理：一种空心、柔性的螺线管线圈。输出信号是电流对时间的导数，需通过积分器才能还原为电流信号。
特性：
优点：完全非磁性，永不饱和，可测量极大电流和极高频率的瞬态电流，非常灵活便携。
缺点：只能测量交流或变化电流，精度易受线圈位置影响，对积分电路要求高。
应用：脉冲功率测量、电力系统故障监测、高频频谱分析。
三、 电压测量原理
电压测量通常通过分压电阻或电压互感器实现。
电阻分压网络：最常见。将高电压按比例衰减至ADC可采样的范围。需要高精度、低温度系数的电阻，并考虑隔离和安全要求。
电压互感器：用于高压交流系统，原理类似CT，实现隔离和降压。
隔离运放/调制器：当需要测量不共地的高压时，使用隔离运放或Σ-Δ调制器将模拟信号跨隔离屏障传输。
四、 现代功率传感器/测量芯片的集成
随着半导体技术的发展，出现了高度集成的解决方案：
电能计量IC：
内部集成高精度Σ-Δ ADC、数字乘法器、累加器等。
直接输入来自分流器的小电压信号和来自电阻分压的电压信号。
通过高速数字处理，直接输出有功功率、视在功率、电压/电流有效值、功率因数、电能脉冲等数字信息。
代表芯片：ADI的ADE系列、TI的MSP430+AFE方案、Cirrus Logic的CS系列。广泛应用于智能电表、插座、电器。
数字功率传感器模块：
将电流传感元件（如闭环霍尔）、信号调理、ADC、微处理器、通信接口集成在一个模块内。
用户只需提供电源，模块通过I2C、SPI、模拟量或脉冲直接输出标准化的功率、电流、电压数据。
代表厂商：LEM、VAC、Allegro等。
五、功率传感器的类型
功率传感器可以根据输出信号的类型分为模拟量输出和数字量输出两种：
模拟量输出功率传感器：通常只能输出如有功功率或功率因数等一种参数，具有良好的线性度和精度。
数字量输出功率传感器：可以同时输出电压、电流、频率、有功功率、功率因数、谐波等多种参数，适用于复杂的电磁环境下的高精度测量。
