我们用什么方式来传输模拟信号呢？工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，这些都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。

采用电流信号的原因是不容易受干扰，因为工业现场的噪声电压的幅度可能达到数V，但是噪声的功率很弱，所以噪声电流通常小于nA级别，因此给4－20mA传输带来的误差非常小；电流源内阻趋于无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，因此在普通双绞线上可以传输数百米；由于电流源的大内阻和恒流输出，在接收端我们只需放置一个250欧姆到地的电阻就可以获得0－5V的电压，低输入阻抗的接收器的好处是nA级的输入电流噪声只产生非常微弱的电压噪声。

上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限没有取0mA的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0。常取2mA作为断线报警值。电流型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出，必然要有外电源为其供电。最典型的是变送器需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接4根线，称之为四线制变送器。当然，电流输出可以与电源公用一根线（公用VCC或者GND），可节省一根线，所以现在基本上将四线制变送器称之为三线制变送器。其实大家可能注意到， 4-20mA电流本身就可以为变送器供电，变送器在电路中相当于一个特殊的负载，这种变送器只需外接2根线，因而被称为两线制变送器。工业电流环标准下限为4mA，因此在量程范围内，变送器通常只有24V，4mA供电（因此，在轻负载条件下高效率的DC/DC电源（TPS54331,TPS54160），低功耗的传感器和信号链产品、以及低功耗的处理器（如MSP430）对于两线制的4-20mA收发非常重要）。这使得两线制传感器的设计成为可能而又富有挑战。

    一般需要设计一个VI转换器，输入0-3.3v，输出4mA-20mA，可采用运放LM358，供电+12v。

  我们系统地来看看模拟量设备为什么都偏爱用4~20mA传输信号~

     4-20mA. DC(1-5V.DC)信号制是国际电工委员会( IEC )过程控制系统采用的模拟信号传输标准。我国也采用这一国际标准信号制，仪表传输信号采用4-20mA.DC，接收信号采用1-5V.DC，即采用电流传输、电压接收的信号系统。

一般仪器仪表的信号电流都为4-20mA，指最小电流为4mA,最大电流为20mA 。传输信号时候，因为导线上也有电阻，如果用电压传输则会在导线内产生一定的压降，那接收端的信号就会产生一定的误差了，所以一般使用电流信号作为变送器的标准传输。

什么是4~20mA.DC（1~5V.DC）信号制？

        4~20mA.DC（1~5V.DC）信号制是国际电工委员会（IEC）：过程控制系统用模拟信号标准。我国从DDZ-Ⅲ型电动仪表开始采用这一国际标准信号制，仪表传输信号采用4~20mA.DC，联络信号采用1~5V.DC，即采用电流传输、电压接收的信号系统。

         4~20mA电流环工作原理：

        在工业现场，用一个仪表放大器来完成信号的调理并进行长线传输，会产生以下问题：第一，由于传输的信号是电压信号，传输线会受到噪声的干扰；第二，传输线的分布电阻会产生电压降；第三，在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。

    为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，我们用电流来传输信号，因为电流对噪声并不敏感。4～20mA的电流环便是用4mA表示零信号，用20mA表示信号的满刻度，而低于4mA高于20mA的信号用于各种故障的报警。

     二、4~20mA.DC（1~5V.DC）信号制的优点？

     现场仪表可实现两线制，所谓两线制即电源、负载串联在一起，有一公共点，而现场变送器与控制室仪表之前的信号联络及供电仅用两根电线。因为信号起点电流为4mA.DC，为变送器提供了静态工作电流，同时仪表电气零点为4mA.DC，不与机械零点重合，这种“活零点”有利于识别断电和断线等故障。而且两线制还便于使用安全栅，利于安全防爆。

控制室仪表采用电压并联信号传输，同一个控制系统所属的仪表之间有公共端，便于检测仪表、调节仪表、计算机、报警装置配用，并方便接线。

  现场仪表与控制室仪表之间的联络信号采用4~20mA.DC的理由是：因为现场与控制室之间的距离较远，连接电线的电阻较大，如果用电压信号远传，优于电线电阻与接收仪表输入电阻的分压，将产生较大的误差，而用恒流源信号作为远传，只要传送回路不出现分支，回路中的电流就不会随电线长短而改变，从而保证了传送的精度。

 控制室仪表之间的联络信号采用1~5V.DC理由是：为了便于多台仪表共同接收同一个信号，并有利于接线和构成各种复杂的控制系统。如果用电流源作联络信号，当多台仪表共同接收同一个信号时，它们的输入电阻必须串联起来，这会使最大负载电阻超过变送仪表的负载能力，而且各接收仪表的信号负端电位各不相同，会引入干扰，而且不能做到单一集中供电。

采用电压源信号联络，与现场仪表的联络用的电流信号必须转换为电压信号，最简单的办法就是：在电流传送回路中串联一个250Ω的标准电阻，把4~20mA.DC转换为1~5V.DC，通常由配电器来完成这一任务。

     三、为什么变送器选择4~20mA.DC作传送信号？

       1、首先是从现场应用的安全考虑

       安全重点是以防爆安全火花型仪表来考虑的，并以控制仪表能量为前提，把维持仪表正常工作的静态和动态功耗降低到最低限度。输出4~20mA.DC标准信号的变送器，其电源电压通常采用24V.DC，采用直流电压的主要原因是可以不用大容量的电容器及电感器，就只需考虑变送器与控制室仪表连接导线的分布电容及电感，如2mm2 的导线其分布电容为0.05μ/km左右；对于单线的电感为0.4mH/km左右；大大低于引爆氢气的数值，显然这对防爆是非常有利的。

     2、传送信号用电流源优于电压源

因为现场与控制室之间的距离较远，连接电线的电阻较大时，如果用电压源信号远传，由于电线电阻与接收仪表输入电阻的分压，将产生较大的误差，如果用电流源信号作为远传，只要传送回路不出现分支，回路中的电流就不会随电线长短而改变，从而保证了传送的精度。

      3、信号最大电流选择20mA的原因

  最大电流20mA的选择是基于安全、实用、功耗、成本的考虑。安全火花仪表只能采用低电压、低电流，4~20mA电流和24V.DC对易燃氢气也是安全的，对于24V.DC氢气的引爆电流为200mA，远在20mA以上，此外还要综合考虑生产现场仪表之间的连接距离，所带负载等因素；还有功耗及成本问题，对电子元件的要求，供电功率的要求等因素。

    4、信号起点电流选择4mA的原因

  输出为4~20mA的变送器以两线制的居多，两线制即电源、负载串联在一起，有一公共点，而现场变送器与控制室仪表之间的信号联络及供电仅用两根电线。为什么起点信号不是0mA？这是基于两点：一是变送器电路没有静态工作电流将无法工作，信号起点电流4mA.DC，不与机械零点重合，这种“活零点”有利于识别断电和断线等故障。

     四、4~20mA传感器的由来？

    采用电流信号的原因是不容易受干扰、并且电流源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，在普通双绞线上可以传输数百米。 

  采用电流信号的原因是不容易受干扰，因为工业现场的噪声电压的幅度可能达到数V，但是噪声的功率很弱，所以噪声电流通常小于nA级别，因此给4－20mA传输带来的误差非常小；电流源内阻趋于无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，因此在普通双绞线上可以传输数百米；由于电流源的大内阻和恒流输出，在接收端我们只需放置一个250欧姆到地的电阻就可以获得0－5V的电压，低输入阻抗的接收器的好处是nA级的输入电流噪声只产生非常微弱的电压噪声。

 上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限没有取0mA的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0。常取2mA作为断线报警值。电流型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出，必然要有外电源为其供电。最典型的是变送器需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接4根线，称之为四线制变送器。当然，电流输出可以与电源公用一根线公用VCC或者GND，可节省一根线，称之为三线制变送器。其实大家可能注意到，4-20mA电流本身就可以为变送器供电。变送器在电路中相当于一个特殊的负载，特殊之处在于变送器的耗电电流在4~20mA之间根据传感器输出而变化。显示仪表只需要串在电路中即可。这种变送器只需外接2根线，因而被称为两线制变送器。工业电流环标准下限为4mA，因此只要在量程范围内，变送器至少有4mA供电。

 因此、4-20mA的信号输出一般不容易受干扰而且安全可靠、所以工业上普遍使用的都是二线制4-20mA的电源输出信号。但为了能更好的处理传感器的信号、目前还有更多其它形式的输出信号：3.33MV/V；2MV/V；0-5V; 0-10V等。

另附一张4到20mA转电压信号的简单电路图：

      这张图使用一个250欧姆的电阻将4到20mA的电流信号转换成1到5V的电压信号，然后使用一个RC滤波加一个二极管（原谅我模拟电路不好，并不知道是什么意思）接到单片机的AD转换引脚。

        大家都基本上知道1G、2G、3G、4G、5G网络是什么意思。其实在机械行业，也有一个关于1G、2G、3G、4G、5G、6G的划分标准，这个标准就是焊接行业关于焊缝位置的划分。今天咱们了解一下。

        1. 坡口焊缝的位置区分为：1G、2G、3G、4G、5G、6G进行区分，分别表示平焊、横焊、立焊、仰焊、管道水平固定焊、管道斜45度固定焊。

        2. 板材角焊缝分为：1F、2F、3F、4F，分别是船型焊、横焊、立焊、仰焊。

      3. 管板或管角焊缝分为：1F、2F、2FR、4F和5F，分别是45度转动焊、横焊(管轴线垂直)、管轴线水平(转动)焊、仰焊管轴线水平(固定)焊。

        平焊

        平焊的简介：1G就是平焊

       焊接特点：

        1. 熔焊金属主要依靠自重向熔池过度。

        2. 熔池形状和熔池金属容易保持、控制。

        3. 焊接同样板厚的金属，平焊位置的焊接电流比其他焊接位置的电流大，生产效率高。

        4. 熔渣和熔池容易出现混搅现象，特别是焊接平角焊缝时，熔渣容易超前而形成夹渣。

      *酸性焊条熔渣与熔池不易分清；碱性焊条两者比较清楚；

        5. 焊接参数和操作不当时，易形成焊瘤、咬边、焊接变形等缺陷。

        6. 单面焊背面自由成型时，第一道焊缝容易产生焊透程序不均、背面成型不良等形象。

        焊接要点：

        1. 根据板厚可以选用直径较大的焊条和较大的焊接电流焊接。

        2. 焊接时焊条与焊件成60~80°夹角，控制好熔渣和液态金属分离，防止熔渣出现超前现象。

        3. 当板厚≤6mm时，对接平焊一般开Ⅰ型坡口，正面焊缝宜采用φ3.2~4的焊条短弧焊接，熔深可达板厚的2/3 ；背面封底前，可以不清根（重要结构除外），但熔渣要清理干净，电流可以大些。

        4. 对接平焊若有熔渣和熔池金属混合不清现象时，可将电弧拉长、焊条前倾，并做向熔池后方推送熔渣的动作，防止夹渣产生。

        5. 焊接水平倾斜焊缝时，宜采用上坡焊，防止夹渣和熔池向前方移动，避免夹渣。

        6. 采用多层多道焊时，应注意选好焊道数和焊接顺序，每层不宜超过4~5mm。

        7. T型、角接、搭接的平角焊接接头，若两板厚度不同，应调整焊条角度将电弧偏向厚板一边，使两板受热均匀。

        8. 正确选用运条方法

•  焊厚≤6mm时，Ⅰ型坡口对接平焊，采用双面焊时，正面焊缝采用直线型运条，稍慢；背面焊缝也采用直线型运条，焊接电流稍大些，速度快些。

•  板厚≤6mm，开其他形式的坡口时，可采用多层焊或多层多道焊，第一层打底焊宜采用小电流焊条，小规范电流、直线型运条或锯齿形运条焊接。填充层焊接时，可选用较大直径的焊条和较大焊接电流的短弧焊。

•  T型接头平角焊的焊脚尺寸＜6mm时，可选用单层焊，用直线型、斜环形或锯齿形运条方法；焊脚尺寸较大时，宜采用多层焊或多层多道焊，打底焊采用直线型运条方法，填充层可选用斜锯齿形、斜环形运条。

•  多层多道焊一般宜选用直线型运条方法焊接。

  横焊  

  焊的简介：2G就是横焊

• 

  焊接特点：
  1. 熔化金属因自重易下坠于坡口上，造成上侧产生咬边缺陷，下侧形成泪滴型焊瘤或未焊透缺陷。

  2. 熔化金属与熔渣易分离，略似立焊。

  焊接要点：

  1. 对接横焊开坡口一般为V型或K型，板厚3~4mm的对接接头可用Ⅰ型坡口双面焊。

  2. 选用小直径焊条，焊接电流较平焊时小些，短弧操作，能较好的控制熔化金属流淌。

  3. 厚板焊接时，除打底焊缝外，宜采用多层多道焊。

  4. 多层多道焊时，要特别注意控制焊道间的重叠距离。每道叠焊，应在前一道焊缝的1/3处开始施焊，以防止产生凹凸不平。

  5. 根据具体情况，保持适当的焊条角度，焊接速度应稍块且均匀。

  6. 采用正确的运条方法。

  Ⅰ型对接横焊时，正面焊缝采用往复直线运条方法较好；稍厚件宜选用直线型或小斜环形运条，背面用直线型运条，焊接电流可适当加大。

  采用其他坡口对接横焊，间隙较小时，打底焊可采用直线运条；间隙较大时，打底层采用往复直线型运条，其他各层当多层焊时，可采用斜环形运条，多层多道焊时，应采用直线型运条。

  立焊

  立焊的简介：3G就是立焊

  焊接特点

  1. 熔池金属与熔渣因自重下坠，容易分离。

  2. 熔池温度过高时，熔池金属易下淌形成焊瘤、咬边、夹渣等缺陷，焊缝不平整。

  3. T型接头焊缝根部容易形成未焊透。

  4. 熔透程度容易掌握。

  5. 焊接生产率较平焊低。

  焊接要点：

  1. 保持正确的焊条角度；

  2. 生产中常用的是向上立焊，向下立焊要用专用焊条才能保证焊缝质量。向上立焊时焊接电流比平焊时小10~15%，且应选用较小的焊条直径（＜φ4mm）

  3. 采用短弧施焊，缩短熔滴过渡到熔池的距离。

  4. 采用正确的运条方法。

• T型坡口对接（常用于薄板）向上立焊时，常用直线型、锯齿形、月牙形运条法施焊，最大弧长不大于6mm。

• 开其他形式坡口对接立焊时，第一层焊缝常采用断焊、摆幅不大的月牙型、三角形运条焊接。其后各层可用月牙形或锯齿形运条方法。

• T型接头立焊时，焊条应在焊缝两侧及顶角有适当的停留时间，焊条摆动幅度应不大于焊缝宽度，运条操作与其他坡口形式的立焊相似。

• 焊接盖面层时，焊缝表面形状决定于运条方法。焊缝表面要求稍高的可以选用月牙形运条；表面平整的可采用锯齿形运条（中间凹形与停顿时间有关）。

  仰焊

  焊的简介：4G就是仰焊

  焊接特点：

  1. 熔化金属因重力作用而下坠，熔池形状和大小不宜控制。

  2. 运条困难，焊件表面不宜焊的平整。

  3. 易出现夹渣、未焊透、焊瘤及焊缝成型不良等缺陷。

  4. 融化的焊缝金属飞溅扩散，容易造成烫伤事故。

  5. 仰焊比其他位置焊效率都低。

  焊接要点：

  1. 对接焊缝仰焊，当焊件厚度≤4mm时，采用Ⅰ型坡口，选用φ3.2mm的焊条，焊接电流要适中；焊接厚度≥5mm时，应采用多层多道焊。

  2. T型接头焊缝仰焊，当焊脚小于8mm时，应采用单层焊，焊脚大于8mm时采用多层多道焊。

  3. 根据具体情况，采用正确的运条方法：焊脚尺寸较小时，采用直线型或直线往复型运条，单层焊接完成；焊脚尺寸较大时，可采用多层焊或多层多道焊运条，第一层应采用直线型运条，其余各层可选用斜三角型或斜环型运条方法。

  无论采取那一种运条方法，每一次向熔池过度的焊缝金属均不宜过多。

        1．制造质量差
       （1）高压胶管管壁的内外层均为耐油橡胶，中间为（2～4层）交叉编织钢丝或缠绕钢丝。质量差的胶管会出现：胶管壁厚薄不均；钢丝编织过紧、过松或钢丝层数过少；胶管加压后变形量（伸长、缩短或弯曲的变形量）较大；外层胶气密性差导致钢丝锈蚀；内层胶密封性差而使高压油轻易地进入钢丝层；胶层与钢丝层黏着力不足。上述情况都会使胶管地承受力降低，最终在管壁的薄弱处出现爆裂。
       （2）胶管与接头装配时的扣压量和扣压速度选择不当，或接头的结构和、材质、尺寸选择不合理，都可导致胶管与接头压的过紧或过松，造成接头处早期损坏。
装配时，若扣压量过小，即接头与胶管间压得过松时，在油压的作用下胶管在使用初期便有可能从接头中脱出；若扣压量过大，则接头与胶管压得过紧，易导致胶管内层受到局部破坏，产生裂纹，高压油会从破裂处直接进入钢丝层，再沿钢丝间的缝隙窜到外套尾部喷出，或一直沿钢丝层窜到某处积聚起来，使外层胶产生鼓包甚至破裂。
胶管与接头在装配时，若扣压速度过快，容易造成内胶损坏和钢丝层断裂，使胶管在使用中过早损坏。
此外，接头设计不合理、加工质量差，也会造成内胶损坏；若接头材质选择不当，在扣压过程中易产生变形，从而影响扣压质量，使胶管的寿命缩短。
       2．使用不当
在质量有保证的前提下，如果使用不当，也会大大地缩短胶管地使用寿命。实际工作中，大部分高压胶管地损坏都是由于使用不当造成的。
      （1）受频繁、剧烈的压力冲击。高压胶管出现爆裂，一般不是因承受静压力太大所致，而是与压力冲击的剧烈程度和次数有关。工程机械在作业时，油管内会反复出现油压的突然升高或降低的情况，从而构成对油管频繁的压力冲击，导致各部的油封损坏加剧、胶管出现起泡和破裂以及管接头的松动渗漏现象。因此在操作时，阀杆的扳动不可过猛，一定要平缓。
      （2）油液的使用温度过高。工程机械作业时，液压系统因功率损耗而使油液发热，加上外界气温的影响（尤其在夏天），可使油温急剧升高。油液使用温度越高，香蕉越易老化，弹性变差，强度与密封性能下降，胶管就会很快爆裂。因此，在作业中，当液压系统出现温升过高、过快时，应及时查明原因，予以排除；夏天作业，特别是连续作业时，应采取必要的降温措施。
      （3）胶管选用、安装不合理。在更换高压胶管时，所选用胶管的长度、钢丝层数、接头形状和尺寸都要合理，且应尽量减小胶管弯曲程度；在拧紧接头螺母时，不要使胶管产生扭曲，过大的弯曲和扭曲会大大降低胶管的使用寿命；对一些容易发生摩擦的部位应采取防护措施，以防止胶管因磨损而爆裂。

1.闭式系统补油泵作用

【1】补充液压泵、马达内泄漏;

【2】因为外控式变量泵很好地解决了过零位的问题，因此可以给双向变量柱塞泵变量机构、液压马达制动器等提供外接控制油；

【3】维持闭式系统主回路低压侧压力，防止大流量系统气蚀、吸空；

【4】将冷油补进系统，降低系统温度。

2.补油泵流量计算

【1】闭式液压系统产生的热量：

其中：Pt为产生热量功率；L是常规工况下闭式系统总流量；△P是常规工况下闭式系统高压油路和低压油路压差；是常规工况下闭式系统总效率；通常取0.6-0.75左右；2）闭式液压系统吸热主要通过被补油泵的油液所换掉，忽略元器件表面散热（占比很小）。

其中：

θ为吸热功率；

t是闭式系统设计最高允许温度，一般为70-90℃左右，根据闭式泵、马达样本参数确定；t1是闭式系统油箱温度，一般为60℃左右；ρ是液压油密度，一般为870KG/m³；

Cp是液压比热容，通常取2.15；K是补油系数,通常为0.2-0.3；l是闭式系统泄漏量、冲洗流量、变量泵伺服活塞流量、电比例排量泵排量控制阀芯动作流量、马达解除制动等之和；其中：变量泵伺服活塞流量一般为4-8L/min；电比例排量泵排量控制阀芯流量一般为2-4L/min；3）热平衡阀后，闭式液压系统产生的热量等于闭式液压系统补油泵吸热，因此

其中：

l2为闭式系统冲洗流量；l1是闭式系统泄漏量，通常泵和马达的均为容积效率为0.9-0.95；即

安全起见，补油泵的流量l3要在l的基础上，建议 留有10-20%裕度；即根据上文计算出补油泵的流量后，此流量一部分用于补充系统内泄露，刨除掉闭式泵排量控制机构等动作所需要的较小的控制流量外，剩下的全部用于冲洗。冲洗流量一半用于冲洗马达，一半用于冲洗闭式泵。

其中：

Q冲洗为马达的冲洗量；Q补油为常规工况下补油量；Q泄露为常规工况下泵泄露、马达泄露之和；Kmo为马达的数量。总结：1.因为系统工况是变化的，也就意味着系统参数L、△P、效率在变化，因此我们上文只是对常规工况进行定量分析，作为参考。2.当发动机转速很低时，从下图曲线可以看出，补油泵的流量有可能会小于闭式系统泄漏量，造成补油不足。因此，当发动机工作在较低转速时，需要引起注意，进行专门分析。

3.根据经验，补油泵的排量一般为闭式泵排量20-30%左右，或者为闭式泵、马达排量之和的10-15%。3.补油泵压力设定补油溢流阀设定压力一般为20-25bar左右，峰值压力40bar。同时为了避免瞬间吸空，最低的瞬间绝对压力不得小于8-10bar左右。建议冲洗溢流阀设定压力比补油溢流阀设定压力低6bar-8bar左右，冲洗溢流阀一般为10bar、14bar、16bar等等。