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技術(shù)文章
為什么4線制RTD的測(cè)量精度優(yōu)于2線制和3線制RTD？
發(fā)布日期：2021-05-10 來(lái)源： 作者： 瀏覽次數(shù)：
【導(dǎo)讀】：與此相反，RTD測(cè)量絕對(duì)溫度值。在要測(cè)量的中低范圍溫度的情況下，RTD是首選的。測(cè)量中的主要誤差之一是引線電阻誤差。我們使用三合一電纜（3芯）連接3線RTD傳感器和相應(yīng)的變送器。這些電纜的電阻稱為引線電阻。......
將熱電偶用于測(cè)量溫度，但測(cè)量基于冷熱端溫度差。冷端溫度可以根據(jù)周?chē)h(huán)境條件而變化，為消除冷端溫度的影響，變送器中提供了冷端補(bǔ)償以獲取絕對(duì)溫度。
目錄
2線RTD
例子
3線RTD
4線RTD
為什么4線制RTD更好？
結(jié)論
與此相反，RTD測(cè)量絕對(duì)溫度值。在要測(cè)量的中低范圍溫度的情況下，RTD是首選的。測(cè)量中的主要誤差之一是引線電阻誤差。我們使用三合一電纜（3芯）連接3線RTD傳感器和相應(yīng)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(cè)量誤差隨著變送器與RTD位置之間距離的增加而增加。
2線RTD
的引線電阻被在RTD的電阻，因而測(cè)量誤差增加加入。2線RTD的電路圖如下。
——————
這里
R1，R2，R3是惠斯通電橋電阻
R引線是該特定引線的電阻
R T是RTD的電阻
在橋梁平衡條件下
（R 1 / R 2）=（R x）/（R 3）
R x =（R 1 / R 2）（R 3）
在此，Rx是R T與兩根導(dǎo)線電阻之和。
從上面可以明顯看出，引線電阻在測(cè)量中會(huì)引入誤差。
例子
RTD模型為PT100。RTD的溫度系數(shù)為0.00385。
情況1：
假設(shè)我們是在沒(méi)有任何引線的情況下或直接在2線RTD的端子處測(cè)量RTD的電阻。
假設(shè)溫度為100攝氏度。
RTD的電阻為138.5Ω
在這種情況下，測(cè)得的電阻顯示正確的溫度讀數(shù)。
情況2：
在實(shí)際應(yīng)用中，我們使用電纜將RTD連接到變送器。該電纜電阻稱為引線電阻，它將增加總電阻。
我們使用2根導(dǎo)線連接RTD和變送器。如果每根引線電阻為1Ω
然后，總電阻= RTD +（2 x引線電阻）
總電阻=（138.5 +（2 x 1））= 140.5Ω
在這種情況下，根據(jù)總電阻值的溫度為105.19攝氏度。因此，引線電阻引入了5.19攝氏度的測(cè)量誤差。
使用RTD計(jì)算器可以輕松進(jìn)行計(jì)算。不要忘記按照示例更新溫度系數(shù)值。
3線RTD
3線RTD的測(cè)量比2線RTD更準(zhǔn)確。3線RTD主要用于工業(yè)應(yīng)用的溫度測(cè)量。
讓我們理解為什么3線RTD讀取比2線RTD更準(zhǔn)確。3線制RTD的電路圖如下所示。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，惠斯通電橋方程如下
（R 1 / R 2）=（R T + R導(dǎo)程）/（R 3 + R導(dǎo)程）
在上述公式中，公式右手部分的分子和分母都增加R引線，因此該比率不受引線電阻的影響。必須注意使兩條引線的長(zhǎng)度相似。因此，可以通過(guò)3線RTD進(jìn)行引線補(bǔ)償。
在橋平衡條件下。
R T + R引線= R 3 + R引線
R T = R 3
在3線RTD中，導(dǎo)線電阻R Lead將在第三根導(dǎo)線的幫助下相互抵消。因此，測(cè)量不會(huì)因引線電阻而受到影響。
必須注意使兩根導(dǎo)線的電阻相似。因此，可以通過(guò)3線RTD精確地進(jìn)行引線補(bǔ)償。
另請(qǐng)閱讀：3線RTD示例計(jì)算
僅當(dāng)所有導(dǎo)線電阻相等時(shí)，導(dǎo)線電阻補(bǔ)償才是準(zhǔn)確的。否則，由于導(dǎo)線電阻不匹配，溫度測(cè)量會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。
4線RTD
4線RTD用于完全消除由線電阻引起的測(cè)量誤差。
在2線RTD和3線RTD中，溫度測(cè)量會(huì)受到影響，因?yàn)橐�會(huì)導(dǎo)致RTD電阻發(fā)生變化。在這兩種情況下，溫度都是根據(jù)電阻變化測(cè)得的。因此，我們得到了錯(cuò)誤。在2線RTD中，誤差值很高，而在3線RTD中，誤差值非常小。
為什么4線制RTD更好？
但是在4線RTD中，我們不基于電阻來(lái)測(cè)量溫度。我們將恒流源與4線RTD的兩根引線串聯(lián)使用。我們測(cè)量4線RTD的另外兩條引線之間的電壓降。
根據(jù)歐姆定律，V = IR
當(dāng)前值在這里是恒定的（非常小）。將基于電阻的變化生成電壓，而電阻的變化又取決于測(cè)量的溫度。
這就是為什么4線制RTD比2或3線制RTD更精確的原因，因?yàn)樗陔妷盒盘?hào)而不是電阻進(jìn)行溫度測(cè)量。
4線制RTD的電路圖如下所示。
4線RTD用于在需要精確溫度讀數(shù)的測(cè)試實(shí)驗(yàn)室中的貿(mào)易交接儀表中進(jìn)行溫度測(cè)量。
3線制RTD消除了引線電阻，但并沒(méi)有解決引線電阻不匹配的問(wèn)題。4線RTD甚至可以完全消除由引線電阻不匹配引起的誤差。
4線制RTD系統(tǒng)比2線制和3線制RTD貴，但對(duì)于需要高精度的應(yīng)用而言，它是非常佳選擇。
4線制RTD的唯一缺點(diǎn)是，在一段時(shí)間內(nèi)，由于自身發(fā)熱（由于恒定電流流過(guò)RTD），它可能會(huì)引入非常少量的測(cè)量誤差。對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行定期校準(zhǔn)以驗(yàn)證測(cè)量精度。
結(jié)論
2線RTD由于引線電阻而導(dǎo)致更多的測(cè)量誤差。如果變送器安裝在RTD附近，則2線RTD是合適的。
3線RTD適用于工業(yè)應(yīng)用。在3線溫度測(cè)量系統(tǒng)中可以進(jìn)行導(dǎo)線補(bǔ)償。完全消除了由引線電阻引起的誤差，但是引線電阻不匹配會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差。
4線RTD是需要精確溫度測(cè)量的應(yīng)用的非常佳選擇。
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