數據采集中最常見的測量之一是4-20mA模擬信號。0-20mA和4-20mA過程電流測量不僅在工業環境中極為常見，而且大量流量、壓力和速率傳感器還具有4-20mA輸出。

為什么選擇4-20mA輸出？

在存在電機、螺線管、開關繼電器等產生的背景電噪聲的情況下，從具有電壓輸出的傳感器/換能器獲取數據通常是不切實際的。在長距離上尤其如此。解決方案是將傳感器/換能器輸出作為4-20mA電流信號傳輸。

基爾霍夫現行定律指出，所有流出的電流都必須流回去。因此，無論信號線的長度或背景噪聲水平如何，4-20mA輸出都將流過環路中的所有組件，并且不會像長距離電壓信號那樣降級。

無論背景噪聲或導線長度如何，整個環路的電流都是相同的（I out = I in）

進行 4-20mA 測量

在本演示中，我們將使用具有4-20mA輸出的現成風速計，DATAQ Instruments型號DI-2108-P和WinDaq數據采集軟件來獲取和記錄風速數據。

由于模擬電壓數據記錄器不直接采集電流，我們將使用250歐姆分流電阻將4-20mA信號轉換為1-5V。1-5伏信號將與風速成正比，其中1V = 0 m / s和5V = 30 m / s（67 mph）

我們之所以選擇 DI-2108-P，是因為它具有可編程的 0-5V 單極性測量范圍。單極性范圍使測量分辨率最大化。具有雙極性±5V測量范圍的記錄器（如DI-2008或DI-4108）也是合適的，盡管分辨率只有DI-2008的一半。

連接

我們將首先在通道 1（+ 到 -）上連接 250 歐姆分流電阻器。分流電阻器就位后，我們將風速計連接到 DI-2108-P。風速計有四個連接;正負輸出，以及正負激勵（電源）連接。我們將正輸出線（黃色）連接到通道 1 的正極 （+） 端子，將負輸出線（藍色）連接到負極 （-） 端子。這使250 Ω分流電阻器處于4-20mA環路中，允許前面提到的1-5V壓降。

我們將提供使用 12V 直流電源為風速計供電所需的 12 至 24V（第 #101086 部分）。正勵磁線（棕色）將連接到電源的正極端子，負激勵線（黑色）將連接到負極端子（如下圖所示）。

設置和縮放

為了縮放 WinDaq 以以米/秒 （m/s） 為單位顯示風速：

從“編輯”下拉菜單中選擇“工程單位設置”。

輸入 5 表示上層 》 伏特，輸入30表示上層 》 EU 電壓。

輸入 1 表示較低液位》伏特，輸入0表示較低液位 》 EU。

輸入m/s作為歐盟標簽。

通過 WinDaq 縮放以 m/s 為單位顯示風速，將風速計放置在微風環境中會產生一條曲線，顯示風速隨時間的上升和下降，在我們的演示中達到峰值約為 20m/s。

雖然DI-2108-P具有 0-5V 單極性測量范圍，最適合此應用，但具有雙極性測量范圍的類似產品，如 DI-2108、DI-4108、DI-4208 或DI-4718B（帶DI-8B32-014-20mA 模塊）也可以工作，盡管分辨率較低。

本應用筆記演示了使用DATAQ Instruments數據采集產品（如DI-2108-P）和隨附的WinDaq數據采集軟件可以輕松數字化、顯示和記錄風速等環境屬性進行分析。

審核編輯：郭婷