一、什么是4~20mA.DC（1~5V.DC）信號(hào)制？

4~20mA.DC（1~5V.DC）信號(hào)制是國(guó)際電工（IEC）：過(guò)程控制系統(tǒng)用模擬信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)從DDZ-Ⅲ型電動(dòng)儀表開始采用這一國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)制，儀表傳輸信號(hào)采用4~20mA.DC，聯(lián)絡(luò)信號(hào)采用1~5V.DC，即采用電流傳輸、電壓接收的信號(hào)系統(tǒng)。

在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，用一個(gè)儀表放大器來(lái)完成信號(hào)的調(diào)理并進(jìn)行長(zhǎng)線傳輸，會(huì)產(chǎn)生以下問(wèn)題：，由于傳輸?shù)男盘?hào)是電壓信號(hào)，傳輸線會(huì)受到噪聲的干擾；第二，傳輸線的分布電阻會(huì)產(chǎn)生電壓降；第三，在現(xiàn)場(chǎng)如何提供儀表放大器的工作電壓也是個(gè)問(wèn)題。

為了解決上述問(wèn)題和避開相關(guān)噪聲的影響，我們用電流來(lái)傳輸信號(hào)，因?yàn)殡娏鲗?duì)噪聲并不敏感。4～20mA的電流環(huán)便是用4mA表示零信號(hào)，用20mA表示信號(hào)的滿刻度，而低于4mA高于20mA的信號(hào)用于各種故障的報(bào)警。

二、4~20mA.DC（1~5V.DC）信號(hào)制的優(yōu)點(diǎn)？

現(xiàn)場(chǎng)儀表可實(shí)現(xiàn)兩線制，所謂兩線制即電源、負(fù)載串聯(lián)在一起，有一公共點(diǎn)，而現(xiàn)場(chǎng)變送器與控制室儀表之前的信號(hào)聯(lián)絡(luò)及供電僅用兩根電線。因?yàn)樾盘?hào)起點(diǎn)電流為4mA.DC，為變送器提供了靜態(tài)工作電流，同時(shí)儀表電氣零點(diǎn)為4mA.DC，不與機(jī)械零點(diǎn)重合，這種“活零點(diǎn)”有利于識(shí)別斷電和斷線等故障。而且兩線制還便于使用安全柵，利于安全防爆。

控制室儀表采用電壓并聯(lián)信號(hào)傳輸，同一個(gè)控制系統(tǒng)所屬的儀表之間有公共端，便于檢測(cè)儀表、調(diào)節(jié)儀表、計(jì)算機(jī)、報(bào)警裝置配用，并方便接線。

冷端補(bǔ)償

熱電偶的輸出熱電勢(shì)取決于熱端和冷端之間的溫度差,而在 實(shí)際測(cè)量中,熱電偶冷端的溫度經(jīng)常發(fā)生變化,如果不對(duì)這種變化 進(jìn)行補(bǔ)償,即使熱端的溫度恒定不變,冷端的溫度變化也會(huì)引起熱 電勢(shì)的變化,使熱電勢(shì)不能真實(shí)反映熱端的溫度,從而引起測(cè)量誤 差。

冷端補(bǔ)償原理如下:測(cè)量某熱電偶熱端溫度為T1時(shí)(冷端溫度 為T2)的熱電勢(shì)V1,同時(shí)用溫度傳感器(如Pt100)測(cè)量冷端溫度值T2， 計(jì)算得溫度T2時(shí)該熱電偶的熱電勢(shì)V2（冷端溫度為0℃),則 V1 V2 是該熱電偶為冷端溫度為0℃時(shí)，熱端溫度T1時(shí)的電勢(shì)值。

熱電偶

熱電偶是把兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體A和B焊接起來(lái),如圖4,當(dāng)連 接點(diǎn)(熱端)的溫度和導(dǎo)體另一端(冷端,亦稱參比端)的溫度不同

時(shí),會(huì)在冷端產(chǎn)生熱電勢(shì)。熱電偶就是利用這一現(xiàn)象將溫度量轉(zhuǎn) 換成電勢(shì)量的溫度傳感器。

如果熱電偶的冷端溫度保持恒定（比如為0℃），則輸出熱 電勢(shì)和熱端溫度值成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。溫度變送器通過(guò)測(cè)量熱電 偶輸出端的電勢(shì)差，再將電勢(shì)差轉(zhuǎn)換成溫度，從而實(shí)現(xiàn)溫度的 測(cè)量。