电气工程师基础知识，为何工业一般选择4-20ma模拟量传感器？

　　你好，本人在电气行业呆了几年了，根据自己的使用经验分析一下，工业环境中普遍需要测量的各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，如果对其进行控制或显示的话，都需要转换成为模拟量电信号才可以传输到控制设备或者显示设备上。这种把物理量转换为电信号的设备就叫做变送器。那么工业上最广泛用的就是4~20mA电流来传输模拟量。

　　采用电流信号的原因是电流信号不容易受干扰，导线的电阻串联在合理长度的回路中不影响传输信号的精度。上限是取20mA也是出于安全角度的考虑：据研究20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限没有取0mA的原因是为了可以检测信号线有没有正常连接：正常工作的时候电流不会低于4mA，在信号线因为故障断路，环路电流降成0。

　　另外 ，把物理量转换成4~20mA电流输出还需要变送器，这需要有外电源为其供电。那么4-20mA的电流本身就可以为变送器供电，变送器在电路中相当于一个负载，现场传感器只需要串在电路中就可以了，节省了信号线的使用，在保证使用要求的情况下，节省了成本！

　　根据题意可知，工业自动化仪表使用目前为止基本上都以是模拟量4-20mA直流电信号，其负载电阻可选用250-750Ω。也是我国的国家标准，其实在国家标准还有0-10mA直流电信号，它的负载可选用0-1500或0-3000Ω，但是相比4-20mA的直流电信号它稍微处于弱势，而在4-20mA直流电信号上却把活零真正用活了。

　　4-20mA直流电信号在仪表上应用的优势

　　1、仪表下限不是0而是4mA，不与机械零点重合，而4mA点称作为活零。它的好处便于故障的判断，如断线或者断电等故障，避免引起维护人员的误解或误操作。

　　2、采用4-20mA电信号由于是下限属于活零，为两线制变送器的制造创造条件，由于晶体管特性曲线的起点是非线性，但采用活零却能完美避开。

　　3、在运算处理活零方面，如果是人还要先处理零点信号值，然后再处理活零信号，显然不方便。但是对于仪表，只要应用运算放大器和微处理器技术，就不是事，采用活零信号问题也就不存在了。

　　4、信号上限的抉择，太低容易受到微弱信号干扰，同时对接受仪表的灵敏度要求较高，那么就给仪表的输入和放大电路设计设计难题。信号上限太高，那么在输出电子电路和器件的选择带来不便且容易使导线和元器件发热，因此在防爆方面加大难度。

　　最后一个问题就是细心的应该会发现，标准电流信号的上下限比是五比一，标准电压信号的上下限之比也是5：1，气动信号也是如此。既然电流信号、电压信号、气动信号都有一一对应关系，便于它们之间互相换算，因此各个仪表之间的兼容性和通用性更加灵活。

　　模拟量工业标准是0-10V电压信号和4-20MA电流信号。

　　电压信号传输距离很远，不会出现衰减，但容易被电磁干扰。电压信号最小值是0V，出现中间断线无法分辨。

　　电流信号抗干扰能力很强，但传输远距离会丫出现衰减。电流信号最小值是4MA，若牛间断线就是0MA，很容易判断。

　　因此，大部工业传感器来用4-20MA模拟量电流信号。

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