為什麼4線製RTD精度比3線製和2線製高

時間:2022-02-26 19:33 來源:未知

當被測溫度範圍為中低時，選用熱電阻較熱電偶更方便快捷。

引線電阻誤差是測量中的主要誤差之一。使用三芯電纜(3芯)連接3線RTD傳感器和各自的變送器。這些電纜的電阻稱為引線電阻。

變送器和RTD安裝在不同的位置。測量誤差隨變送器與RTD位置距離的增大而增大。

2線製RTD

引線電阻增加到RTD的電阻中，從而增加了測量誤差。2線RTD電路圖如下圖所示

Rlead引線是特定引線的電阻

RT是RTD的電阻

使用下麵公式：

(R1/R2) = (Rx) / (R3)

Rx = (R1/R2)(R3)

這裏Rx是RT和兩根引線電阻的和。

由此可見，引線電阻在測量中引入了誤差。

以PT100為例，其溫度係數為0.00385。

假設我們在沒有任何引線或直接在2線RTD的端子上測量RTD的電阻。

假設溫度是攝氏100度。RTD電阻為138.5 Ω。在這種情況下，測量的電阻顯示正確的溫度讀書。在實際應用中，我們使用一根電纜將RTD連接到變送器。這種電纜電阻稱為引線電阻，它將增加到總電阻。

我們用兩根引線連接RTD和變鬆器。如果每根引線電阻為1 Ω

那麼總電阻= RTD + (2 ×引線電阻)

總電阻= (138.5 + (2 × 1)) = 140.5 Ω

在這種情況下，根據總電阻值的溫度是105.19攝氏度。因此，引線電阻引入的測量誤差為5.19℃。

3線製RTD

3線RTD比2線RTD測量更準確。金屬絲RTD主要用於工業應用的溫度測量。

為什麼3線RTD讀取比2線RTD更準確?3線RTD電路圖如下圖所示:

(R1/R2) = (RT+Rlead) / (R3 +Rlead)

在上麵的方程中，方程右邊部分的分子和分母增加了Rlead，因此比值不受引線電阻的影響。必須注意兩根引線的長度相同。因此，引線補償可以通過3線RTD來實現。

在電橋平衡時，

RT + Rlead = R3 + Rlead

RT = R3

在3線RTD中，引線電阻將在第三根引線的幫助下相互抵消。因此測量不受引線電阻的影響。

在下麵兩幅圖中，對2線製與3線製的熱電阻測量誤差進行了比較。

在惠斯通電橋，固定電阻R1, R2和R3, 100 Ω，10 V電池提供電源，用於測量100°C的溫度與鉑電阻RT，在100攝氏度時，其電阻為139.1 Ω。

溫度計用在20°C下引線電阻為10Ω的引線連接到橋上，溫度計被正確地校準為20°C的環境溫度。

假設環境溫度升高到30℃時，引線電阻變為11Ω。

4線製RTD

在4線RTD中，我們不基於電阻來測量溫度。我們使用恒流源與兩根4線RTD導線串聯。我們測量了另兩根4線RTD引線的電壓降。

根據歐姆定律，V = IR

這裏的電流值是常量(非常小)。電壓將根據電阻的變化而產生，而電阻的變化又取決於測量的溫度。

這就是為什麼4線RTD比2或3線RTD更準確的溫度測量基於電壓信號而不是電阻。

4線RTD電路圖如下圖所示。

電壓測量電路的輸入阻抗高到足以防止電壓引線中任何顯著的電流流動。由於沒有電流流過，電壓沿電位引線的長度不發生變化。

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