在電工，電子領(lǐng)域，我們經(jīng)常會(huì)遇到各種模擬量信號如電壓，電流，在大自然中更是有多種模擬量信號，如溫度，風(fēng)速，壓力，濕度，酸堿度，那么如何定義模擬量信號呢？在模擬電子技術(shù)中：是指用連續(xù)變化的物理量所表達(dá)的信息。
那么生活中我們有如何衡量這些模擬量信號呢？如溫度多少？壓力多大？風(fēng)速是多少？對于很多學(xué)習(xí)過模擬電子技術(shù)的同學(xué)，這個(gè)問題并不難理解。只需要A/D電路就可以實(shí)現(xiàn)信號的轉(zhuǎn)化。
模擬量介紹：
模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號需要經(jīng)過采樣、保持、量化與編碼四個(gè)基本步驟。前兩步由采樣保持電路完成，后兩步由A/D轉(zhuǎn)換電路完成。
采樣是對連續(xù)信號在時(shí)間上進(jìn)行離散，即按照特定的時(shí)間間隔在原始的模擬信號上逐點(diǎn)采集瞬時(shí)值。采集到其瞬時(shí)值后要在原位置保持一段時(shí)間，這樣行成的鋸齒型波信號提供給后續(xù)信號量化。
對采集得到的離散信號進(jìn)行量化是將特定幅度的信號轉(zhuǎn)化為模數(shù)轉(zhuǎn)換器的最小單位的整數(shù)倍，這個(gè)最小單位也被稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器的量化單位。每個(gè)采樣值代表一次采樣所獲得模擬信號的瞬時(shí)幅度。通常量化單位都是2的倍數(shù)，量化位數(shù)越多，量化誤差就越小，量化得到的結(jié)果就越好。
對量化后的離散信號進(jìn)行編碼是模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的最后環(huán)節(jié)，常見的采用并行比較A/D轉(zhuǎn)換電路，逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換電路，雙積分式A/D轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)，通過借助一定的電路，可以將量化后的離散信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字信號。
最常見的模擬量是12位，及精度為2~12，當(dāng)然也有高精度的如16位的。
模擬量的優(yōu)點(diǎn)：
模擬信號的主要優(yōu)點(diǎn)是其精確的分辨率，與數(shù)字信號相比，模擬信號的信息密度更高。它的信號波形隨著信息的變化而變化，其特點(diǎn)是幅度連續(xù)(連續(xù)的含義是在某一取值范圍內(nèi)可以取無限多個(gè)數(shù)值)，由于不存在量化誤差，它可以對自然界物理量的真實(shí)值進(jìn)行盡可能逼近的描述。
模擬信號的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，模擬信號處理比數(shù)字信號處理更簡單。模擬信號的處理可以直接通過模擬電路組件（例如運(yùn)算放大器等）實(shí)現(xiàn)。
模擬量的缺點(diǎn)：
抗干擾能力差，信號在沿線路的傳輸過程中會(huì)受到外界的通信系統(tǒng)內(nèi)部的各種噪聲干擾，噪聲和信號混合后難以分開，從而使得通信質(zhì)量下降。線路越長，噪聲的積累也就越多。例如翻錄錄音帶、錄像帶，每翻錄一次，聲音、圖像質(zhì)量就差一次，原因就在于此。
可以使用接地屏蔽、線路良好接觸、使用同軸電纜或屏蔽雙絞線，甚至是光纖，可以在一定程度上緩解這些負(fù)面效應(yīng)。
模擬信號的保密性也差，尤其是微波通信和有線通信，容易被竊聽。只要收到模擬信號，就很容易得到通信的內(nèi)容。
模擬信號的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)：
在現(xiàn)實(shí)的工業(yè)現(xiàn)場，人們常使用各種傳感器，變送器實(shí)現(xiàn)模擬量信號的采集轉(zhuǎn)換等功能。在工業(yè)現(xiàn)場常見的這類儀器儀表都有什么呢？
壓力變送器：是一種將壓力轉(zhuǎn)換成氣動(dòng)信號或電動(dòng)信號進(jìn)行控制和遠(yuǎn)傳的設(shè)備，常見的是電動(dòng)信號的，它能將測壓元件傳感器感受到的氣體、液體等物理壓力參數(shù)轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的電信號（如4~20mA電流信號，0-5V/0-10V電壓信號），以供給指示報(bào)警儀、記錄儀、調(diào)節(jié)器等二次儀表進(jìn)行測量、指示和過程調(diào)節(jié)。
壓力變送器
溫度變送器：采用熱電偶、熱電阻作為測溫元件，從測溫元件輸出信號送到變送器模塊，經(jīng)過穩(wěn)壓濾波、運(yùn)算放大、非線性校正、V/I轉(zhuǎn)換、恒流及反向保護(hù)等電路處理后，轉(zhuǎn)換成與溫度成線性關(guān)系的4～20mA電流信號0-5V/0-10V電壓信號。
溫度變送器
液位變送器：是對壓力變送器技術(shù)的延伸和發(fā)展，根據(jù)不同比重的液體在不同高度所產(chǎn)生壓力成 線性關(guān)系 的原理，實(shí)現(xiàn)對水、油及糊狀物的體積、液高、重量的準(zhǔn)確測量和傳送。當(dāng)然液位測量的方式很多，還有雷達(dá)液位計(jì)，超聲波液位計(jì)，磁翻板液位計(jì)，磁致伸縮液位計(jì)等等。這里不再累述，有需要了解的可以留言。
差壓式液位變送器
可燃?xì)怏w濃度變送器：是可燃?xì)怏w檢測儀是對單一或多種可燃?xì)怏w濃度響應(yīng)的探測器?？扇?xì)怏w檢測儀有催化型、紅外光學(xué)型兩種類型。催化型可燃?xì)怏w檢測儀是利用難熔金屬鉑絲加熱后的電阻變化來測定可燃?xì)怏w濃度。
工業(yè)用可燃?xì)怏w檢測
民用燃?xì)庑孤z測儀
顏色傳感器：顏色傳感器是一種傳感裝置，是將物體顏色同前面已經(jīng)示教過的參考顏色進(jìn)行比較來檢測顏色的裝置。當(dāng)兩個(gè)顏色在一定的誤差范圍內(nèi)相吻合時(shí)，輸出檢測結(jié)果。
圖像傳感器：圖像傳感器是利用光電器件的光電轉(zhuǎn)換功能。將感光面上的光像轉(zhuǎn)換為與光像成相應(yīng)比例關(guān)系的電信號。與光敏二極管，光敏三極管等“點(diǎn)”光源的光敏元件相比，圖像傳感器是將其受光面上的光像，分成許多小單元，將其轉(zhuǎn)換成可用的電信號的一種功能器件。圖像傳感器分為光導(dǎo)攝像管和固態(tài)圖像傳感器。與光導(dǎo)攝像管相比，固態(tài)圖像傳感器具有體積小、重量輕、集成度高、分辨率高、功耗低、壽命長、價(jià)格低等特點(diǎn)。因此在各個(gè)行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。常用的有兩種：CCD是應(yīng)用在攝影攝像方面的高端技術(shù)元件，CMOS則應(yīng)用于較低影像品質(zhì)的產(chǎn)品中，它的優(yōu)點(diǎn)是制造成本較CCD更低，功耗也低得多。
以上介紹的只是各種傳感器/變送器中冰山一角，還有很多如濕度，風(fēng)速，重量，密度，流量，聲音等沒有介紹。
那么這些變送器/傳感器將模擬信號采集后，人們?nèi)绾潍@取到可以人類識別的信號呢。大部分這類設(shè)備帶有顯示單元，可以通過數(shù)字顯示具體的數(shù)據(jù)，如壓力變送器可以顯示具體的壓力值是多少kPa，溫度變送器顯示多少攝氏度，液位變送器顯示多少厘米/米高度等。
而在工業(yè)現(xiàn)場人們需要實(shí)時(shí)監(jiān)控這些數(shù)值的變化，以控制其他設(shè)備的運(yùn)行或者報(bào)警，防止意外的發(fā)生。目前大部分設(shè)備處于經(jīng)濟(jì)性考慮，大部分都是提供模擬量信號輸出，我們可以通過其他二次數(shù)顯儀表，PLC（可編程控制器），DCS等進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集與顯示。
數(shù)顯儀表
PLC
DCS系統(tǒng)
監(jiān)控畫面
通常這些儀表輸出的電流或者電壓信號，工業(yè)現(xiàn)場常用標(biāo)準(zhǔn)是4～20mA電流信號和0-5V/0-10V電壓信號。因大部分信號需要遠(yuǎn)傳，所以4～20mA是我們常用的信號類型。而0-5V/0-10V電壓信號主要作為接收。
而對于電流信號/電壓信號，在接線方式上還分為二線值，三線制，四線制，不同接線方式具有不同的作用。
如果對變送器多線制接線，PLC，DCS感興趣的朋友，可以繼續(xù)關(guān)注文章，下一節(jié)將詳細(xì)介紹相關(guān)知識點(diǎn)。
