4-20mA信号究竟能够传输多远

在《GB/T 3369.2-2008 过程控制系统用模拟信号 第2部分：直流电压信号》标准中描述：“与GB/T 3369.1-2008所规定的模拟直流电流信号相反，本部分所规定的模拟直流电压信号不宜用作长距离的传输”。主要原因是电压信号经过长距离传输会有所衰减，而且容易受到干扰。

图1：电压信号传输时会有衰减

图2：电流信号传输时无衰减

正是由于电压信号有衰减，所以当电压信号传输时，要求接收端必须呈现高阻抗，即图1中的Ri越大越好，而输入阻抗越高，越容易受到干扰。

因此，直流电压信号不宜用于长距离传输。

4-20mA电流信号的传输距离主要与以下几个因素有关：

1. 信号的激励电压Ue；

2. 仪表的最低工作电压Umin；

3. 接收设备的负载（采样）电阻RL；

4. 导线电阻r。

图3：二线制变送器电流信号传输回路

其中，Uo是变送器的供电电压，必须在满载时（电流I=20mA）保证Uo≥Umin。

即：根据这个公式，可以计算出在变送器处于最低工作电压时，最大的导线电阻。假设：
 

已知：Ue=24V，I=20mA，RL=250Ω，Umin=12V。求出r的最大值为175Ω：

再根据导线电阻的计算公式： 其中：

ρ——电阻率(铜电阻率=0.017，铝电阻率=0.029)

L——线的长度(单位：米)

S——线的截面(单位：平方毫米)

注：电阻值与长度成正比，与截面积成反比。导线越长，电阻越大， 导线越粗，电阻越小。

以铜线为例，ρ= 0.017 Ω·mm²/m，即：横截面积1mm²，长度1m的铜线电阻为0.017Ω。那么175Ω对应1mm²的导线长度为175/0.017=10294（米）。

因此，理论上4-20mA信号传输可达上万米（根据不同激励电压和变送器的最低工作电压等因素而定）。