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為什么4線制RTD的測量精度優于2線制和3線制RTD？
發布日期：2021-05-10 來源： 作者： 瀏覽次數：
【導讀】：與此相反，RTD測量絕對溫度值。在要測量的中低范圍溫度的情況下，RTD是首選的。測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傳感器和相應的變送器。這些電纜的電阻稱為引線電阻。......
將熱電偶用于測量溫度，但測量基于冷熱端溫度差。冷端溫度可以根據周圍環境條件而變化，為消除冷端溫度的影響，變送器中提供了冷端補償以獲取絕對溫度。
目錄
2線RTD
例子
3線RTD
4線RTD
為什么4線制RTD更好？
結論
與此相反，RTD測量絕對溫度值。在要測量的中低范圍溫度的情況下，RTD是首選的。測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與兩根導線電阻之和。
從上面可以明顯看出，引線電阻在測量中會引入誤差。
例子
RTD模型為PT100。RTD的溫度系數為0.00385。
情況1：
假設我們是在沒有任何引線的情況下或直接在2線RTD的端子處測量RTD的電阻。
假設溫度為100攝氏度。
RTD的電阻為138.5Ω
在這種情況下，測得的電阻顯示正確的溫度讀數。
情況2：
在實際應用中，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攝氏度的測量誤差。
使用RTD計算器可以輕松進行計算。不要忘記按照示例更新溫度系數值。
3線RTD
3線RTD的測量比2線RTD更準確。3線RTD主要用于工業應用的溫度測量。
讓我們理解為什么3線RTD讀取比2線RTD更準確。3線制RTD的電路圖如下所示。
簡單來說，惠斯通電橋方程如下
（R 1 / R 2）=（R T + R導程）/（R 3 + R導程）
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度相似。因此，可以通過3線RTD進行引線補償。
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，導線電阻R Lead將在第三根導線的幫助下相互抵消。因此，測量不會因引線電阻而受到影響。
必須注意使兩根導線的電阻相似。因此，可以通過3線RTD精確地進行引線補償。
另請閱讀：3線RTD示例計算
僅當所有導線電阻相等時，導線電阻補償才是準確的。否則，由于導線電阻不匹配，溫度測量會出現錯誤。
4線RTD
4線RTD用于完全消除由線電阻引起的測量誤差。
在2線RTD和3線RTD中，溫度測量會受到影響，因為引線會導致RTD電阻發生變化。在這兩種情況下，溫度都是根據電阻變化測得的。因此，我們得到了錯誤。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，我們不基于電阻來測量溫度。我們將恒流源與4線RTD的兩根引線串聯使用。我們測量4線RTD的另外兩條引線之間的電壓降。
根據歐姆定律，V = IR
當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，因為它基于電壓信號而不是電阻進行溫度測量。
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的測試實驗室中的貿易交接儀表中進行溫度測量。
3線制RTD消除了引線電阻，但并沒有解決引線電阻不匹配的問題。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系統比2線制和3線制RTD貴，但對于需要高精度的應用而言，它是非常佳選擇。
4線制RTD的唯一缺點是，在一段時間內，由于自身發熱（由于恒定電流流過RTD），它可能會引入非常少量的測量誤差。對發射機進行定期校準以驗證測量精度。
結論
2線RTD由于引線電阻而導致更多的測量誤差。如果變送器安裝在RTD附近，則2線RTD是合適的。
3線RTD適用于工業應用。在3線溫度測量系統中可以進行導線補償。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導致測量誤差。
4線RTD是需要精確溫度測量的應用的非常佳選擇。
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