一、什么是两线制防爆pH计？
 

　　✅ 定义：
 

　　​​两线制防爆pH计​​是一种采用 ​​两根导线同时传输电源与信号​​，并具备 ​​防爆功能（如Ex d、Ex ia等防爆认证）​​ 的在线pH测量仪表，主要用于​​易燃易爆、高危环境中的液体pH值实时监测与控制​​。
 

　　✅ 核心特点：
 

二、两线制防爆pH计的信号传输方式
 

　　✅ 1. 两线制的含义：电源 + 信号复用
 

　　在两线制系统中：
 

　　​​两根导线​​ 同时承担两个功能：
 

　　​​为仪表（变送器）供电​​(通常为 ​​24V DC​​)
 

　　​​传输测量信号​​(通常为标准的 ​​4~20mA电流信号​​，对应pH值)
 

　　✅ 即：​​供电与信号共享同一对导线，不额外占用电缆资源​​，非常适合工业现场布线紧凑、防爆要求高的场景。
 

　　✅ 2. 信号类型：4~20mA 工业标准模拟信号
 

　　​​pH值与电流信号的对应关系（线性映射）​​，例如：
 

　　4 mA → pH 0(或自定义下限，如pH 2)
 

　　20 mA → pH 14(或自定义上限，如pH 12)
 

　　中间值按线性比例输出，如 12 mA → pH 7
 

　　​​为什么是4~20mA，而不是0~20mA？​​
 

　　​​4mA作为“活零点”​​：若信号丢失或断线，电流为0mA，控制系统可识别为​​故障状态​​，提高系统安全性。
 

　　​​信号传输距离​​：电流信号抗干扰能力强，传输距离可达 ​​数百米甚至上千米​​，且不受线路压降显著影响。
 

　　✅ 3. 信号传输流程简图(文字版)
 

　　[pH电极] → [两线制pH变送器] → [4~20mA信号] → [PLC/DCS/显示仪表] ↑ [24V DC电源]
 

　　电源与信号都通过​​同一对两线​​与控制室或PLC系统连接；
 

　　变送器内部将电极检测到的​​pH电位信号（mV级）​​转换为​​标准的4~20mA电流信号​​输出。
 

　　三、两线制防爆pH计的抗干扰设计原理
 

　　工业现场环境复杂，尤其在​​防爆区域​​，存在高温、高压、腐蚀、电磁干扰、线路耦合等问题，因此两线制防爆pH计在​​信号传输与系统设计上必须采取多重抗干扰与安全措施​​。
 

　　✅ 1. 采用电流信号(4~20mA)而非电压信号的优势(核心抗干扰设计)

对比项	电压信号（如0~10V）	电流信号（4~20mA）
抗干扰性	弱，易受线路阻抗、电磁干扰影响	​​强，电流环路抗干扰能力强​​
传输距离	受电压降影响大，传输距离短	​​传输距离长，可达几百米​​
线路压降影响	明显，影响信号精度	​​几乎不受影响​​（因接收端检测的是电流）
防爆适应性	不适合本质安全设计	​​更适合两线制本质安全防爆系统​​

 

　　✅ ​​4~20mA电流环路天然抗干扰，是工业过程控制中可靠的模拟信号之一。​​
 

　　✅ 2. 两线制本质安全(Ex ia / Ex ib)防爆设计原理
 

　　🔒 什么是本质安全(Intrinsic Safety)？
 

　　本质安全是指​​仪表在正常工作或故障状态下，所产生的电火花或热效应均不足以点燃周围易燃易爆气体​​。
 

　　✅ 两线制防爆pH计常采用：
 

　　​​Ex ia（本质安全）​​：在正常和​​两个故障​​状态下均安全，可用于 ​​Zone 0（最高危）​​
 

　　​​Ex ib（ib级本质安全）​​：在正常和​​一个故障​​状态下安全，用于 ​​Zone 1​​
 

　　防爆设计要点：
 

　　​​限制能量​​：电路中所有元器件(包括电源、放大器、电极接口)的​​电压、电流、功率都严格限制在一定安全值以内​​，确保不会引燃爆炸性气体；
 

　　​​本质安全认证​​：变送器整体通过机构(如ATEX、IECEx、NEPSI、UL等)的防爆认证；
 

　　​​隔爆/本安隔离栅（可选）​​：在某些非本安区域与本安设备之间使用安全栅隔离。
 

　　✅ 3. 电气与信号隔离设计
 

　　​​信号隔离​​：内部电路采用​​光电隔离、变压器隔离​​，防止外部干扰进入信号路径；
 

　　​​浮地设计​​：避免地回路干扰(Ground Loop)，提高测量精度与抗共模干扰能力；
 

　　​​屏蔽与滤波​​：信号线缆通常带屏蔽层，仪表内部有​​EMI/RFI滤波电路​​，抑制高频干扰。
 

　　✅ 4. pH电极与信号调理的抗干扰设计
 

　　​​高阻抗信号处理​​：pH电极输出为​​高阻抗mV信号（典型为几十mV，高阻抗达10⁹ Ω）​​，极易受干扰，因此：
 

　　采用​​高输入阻抗放大器​​，避免信号衰减；
 

　　通过​​滤波、放大、线性化电路​​，将mV信号转为稳定的4~20mA；
 

　　​​温度补偿​​：内置温度传感器，自动补偿pH值随温度的变化，提高测量可靠性；
 

　　​​电极诊断​​：部分型号可监测电极状态(如斜率、零点漂移)，预警故障。
 

　　四、总结：两线制防爆pH计“信号传输与抗干扰”核心要点