传感器电流输出信号的处理
电流信号在传输中具有抗干扰能力强、传输距离远等优点，被广泛应用。

目前，传感器24V供电、4-20mA 电流输出，已经成为一种工业标准。

传感器的电流输出方式有两线制（传感器用两根导线对外连接）、三
线制（传感器用三根导线对外连接）、四线制（传感器用四根导线对外接）。

它们具有各自的特点，如果使用不当，会影响其功能，甚至不能正常工作。

本文对它们的原理作出一些介绍，以便用户对传感器作出
正确地选型和使用。

(关键词传输; 两线制；三线制；四线制)
1传输原理及技术指标
1.1 传输原理
1.1.1 终端连接
对于电流输出的传感器,在终端要把它变换成电压信号才能使用。

如图1所示。

在图中1中Rr为负载电阻,它的大小决定转换成电压的大小,通常取值250Ω,把传感器输出的4-20mA电流转换成对应的1-5V电压。

在实际使用中，测控设备也有内阻，多少会产生一些分流。

因此，Is不是完全流经Rr。

一般情况下，测控设备的内阻都很大，几乎不产生分流，Rr可按常规取值。

在个别测控设备内阻较小的情况下，可适当提高Rr的取值，以达到转换相应电压的要求。

有些终端模块有电流输入接口（转换电阻Rr在模块内部）。

使用时，可把电流信号直接接入模块。

如图2所示。

由上所述,在电流传输的终端接法中，有外置电阻和内置电阻两种接法。

在以后解说中，如无特殊说明，均以外置电阻为例。

1.1.2 与电压输出传感器的比较
图3和图4是电流输出传感器和电压输出传感器的应用原理图。

图中的传感头和变送器合称为传感器。

由两图相比可以看出，电流输出的传感器在变送器内部多一个电压-电流转换器，在接收终端多了一个电流-电压转换器。

这么做主要是为了把电压传输变为电流传输。

因为电流传输比电压传输有很多优点。

下面对电流传输和电压传输作出分析。

电压输出的传感器和三线制电流输出的传感器可以共同建立图5的传输电路模型。

图中:
Ro-传感器输出内阻
Rs-输出导线电阻
Rr-负载电阻
Rd-地线电阻
Uo-传感器输出电压
Us-Rs上的压降
Ur-Rr上的压降
Ud-Rd上的压降
Ig-传感器的工作电流
Is-传感器的输出电流
可以看出Ur就是检测设备获取的电压,根据回路原理可以建立公式(1)。

下面就根据图5和公式（1）来分析电压和电流的传输特性。

Ur=Uo-Us+Ud (1)
对于电压输出的传感器,内阻Ro为零，这时把Uo看作一个恒压源。

公式(1)中的Us项对输出电压产生衰减,这种衰减与电压信号成正比,是一种灵敏度干扰,如图6所示。

公式(1)中的Ud项与传感器的工作电流Ig有关，在传感器的全量程内Ig 几乎不变，而且当传感器内部有震荡电路时，Ig还含有交流分量。

因此，Ud对输出电压产生的是一种具有交流分量的零点干扰,如图7所示。

由此可见，电压输出的传感器在传输中有灵敏度干扰和零点干扰。

对于电流输出的传感器，内阻Ro为无穷大，把Uo看作一个恒流源。

这时Ur等于Is*Rr。

也就是说，Ur只与传感器的输出电流和负载电阻有关,而与其它因素无关。

对于恒流源来说，Uo是随着外界的变动而变化的。

对于公式（1）中的Us产生衰减时，Uo会提高一个同样的Us值进行抵消而保持公式（1）成立。

同理对Ud项也是如此。

由此可见，电流输出的传感器在传输中没有灵敏度和零点干扰，具有很高的稳定性。