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常用仪表为什么要采用4-20ma电流来传输信号

更新时间:2026-01-10点击次数:27
工业常用仪表采用 4-20mA 直流电流信号传输数据,核心原因是其在抗干扰、远距离传输、故障诊断等方面的性能远超电压信号,适配工业现场的复杂工况。
具体优势可以分为以下几点:
  1. 抗干扰能力强,适配工业恶劣环境
    工业现场存在大量电机、变频器、高压设备,会产生强烈的电磁干扰。
    电压信号(如 0-10V)在传输时,干扰信号容易叠加在导线上导致信号失真;而电流信号的大小仅由信号源决定,只要回路电阻在允许范围,外部电磁干扰几乎不会影响电流数值,能保证信号传输的准确性。
  2. 适合远距离传输,无明显信号衰减
    电压信号传输时,导线本身的电阻会产生压降,传输距离越长,压降越大,信号误差就会越明显。
    4-20mA 电流信号则不受导线电阻影响,只要接收端能承受回路的总电阻,即使传输距离达到数百米,信号值也不会发生变化,满足大型工厂跨区域的信号传输需求。
  3. 自带故障诊断功能,便于维护
    4mA 对应测量量程的零点,20mA 对应满量程,这种 “活零点" 设计是关键优势:
    • 当信号低于 4mA(如 0mA)时,可直接判断为线路断路、仪表故障或供电异常

    • 当信号高于 20mA 时,可判断为仪表过载或测量值超出量程

      而 0-10V 电压信号的零点是 0V,无法区分 “正常零位" 和 “线路故障",不利于设备的快速检修。

  4. 信号与负载匹配性好,通用性强
    只要接收设备的输入电阻在信号源的驱动能力范围内,4-20mA 电流信号可以适配各种类型的接收装置,比如 PLC、DCS 模拟量输入模块、记录仪等,无需额外调整信号源参数。
  5. 符合本质安全要求,适用于防爆场合
    4-20mA 电流回路的功耗较低,回路中的能量可以被严格限制,在易燃易爆的危险工况(如石油、化工行业)中,不会产生足以引燃爆炸性气体的火花,容易实现本质安全防爆设计。