最常見的工業測量之一是4-20 mA電流環路數據采集。電噪聲存在于大多數工業環境中，使得將傳感器/換能器輸出作為電壓進行測量變得不切實際，尤其是在長距離上。解決方案是將傳感器/換能器輸出作為電流信號（過程電流）傳輸。這是通過將電阻器（通常為 250 歐姆）與傳感器/換能器和電源串聯來實現的（圖 1）。

圖1 — 典型過程電流環路。

環路中的電流（I）與被測物理量的變化成正比。使用歐姆定律 （V = I × R）：

如果I = 4mA 4mA × 250歐姆= 1V

如果I = 20mA 20mA × 250歐姆= 5V

通常，4mA （1V）表示零電平，而20mA （5V）表示傳感器/傳感器的滿量程輸出。由于離開電池正極的所有電流必須返回負極，因此過程電流不受外部噪聲的影響。

應避免的危害

盡管過程電流測量很常見且相對簡單，但您需要避免一些沙坑。

測量過程電流時，重要的是要考慮環路電源接地和數據采集設備接地之間可能存在電位差（共模電壓）。要檢查這樣的電壓，請在兩個接地之間放置一個電壓表（圖2）。

圖 2 — 理想情況下，電源和數據采集接地之間將存在 0V。

如果存在共模電壓（交流或直流），請確定輸入信號和共模電壓（CMV）的總和。如果此總和超過硬件手冊中指定的設備最大額定值，則必須確定CMV的來源并在進行任何測量之前將其消除。這可能就像將環路電源和數據采集設備插入同一個墻上插座一樣簡單。

獲取過程電流數據時的另一個常見問題是測量電流環路高端的分流電阻。這樣做會使數據采集設備暴露在全電源電壓下（圖 3）。

圖 3 — 假設接地是公共的，則在電路高端的分流電阻兩端進行測量會使數據采集器件暴露在電源電壓下。

為避免這種情況，請將分流電阻放在電路的低端（圖 4）。

圖 4 — 分流電阻位于電路的低端時，數據采集設備只能看到電阻兩端的電壓。

這使您可以僅測量分流電阻器兩端的電壓（1-5V）。相同的原理也適用于多傳感器配置（圖 5）。

圖 5 — 正確的多傳感器過程測量連接。

審核編輯：郭婷