為什么 4 線 RTD溫度傳感器 測量精度優(yōu)于 2 線和 3 線 RTD？

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(jù)周圍環(huán)境條件而變化，為了抵消冷端溫度的影響，變送器提供冷端補償以獲得溫度。
與此相反，RTD 測量溫度值。在要測量中低范圍溫度的情況下，RTD溫度傳感器是。

測量中的主要誤差之一是引線電阻誤差。我們使用三重電纜（3 芯）連接 3 線 RTD溫度傳感器和相應(yīng)的變送器。這些電纜電阻稱為引線電阻。

變送器和 RTD溫度傳感器安裝在不同的位置。測量誤差隨著變送器與 RTD 溫度傳感器位置之間距離的增加而增加。

2 線 RTD溫度傳感器
的引線電阻被在RTD溫度傳感器的電阻，因而測量誤差增加加入。2 線 RTD溫度傳感器 的電路圖如下所示。

●R1、R2、R3為惠斯通電橋電阻
●R引線是該特定引線的電阻
●R T是 RTD溫度傳感器 的電阻

橋梁平衡條件下

(R 1 /R 2 ) = (R x ) / (R 3 )

R x = (R 1 /R 2 )(R 3 )
這里 Rx 是 R T和兩條引線電阻的總和。

從上面可以清楚地看出，引線電阻會在測量中引入誤差。

例子
RTD 型號為 PT 100。RTD溫度傳感器 的溫度系數(shù)為 0.00385。

情況1：

假設(shè)我們在沒有任何引線的情況下或直接在 2 線 RTD溫度傳感器 的端子上測量 RTD溫度傳感器 的電阻。

假設(shè)溫度為 100 攝氏度。

RTD溫度傳感器 的電阻為 138.5 Ω

在這種情況下，測得的電阻顯示正確的溫度讀數(shù)。

案例2：

在實際應(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，它會增加總電阻。
我們使用 2 根引線連接 RTD 和變送器。如果每條引線電阻為 1 Ω

那么總電阻 = RTD + (2 x 引線電阻)

總電阻 = (138.5 + (2 x 1)) = 140.5 Ω

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 攝氏度的測量誤差。

使用RTD 計算器輕松計算。不要忘記按照示例更新溫度系數(shù)值。

3 線 RTD
3 線 RTD比 2 線 RTD 測量更準(zhǔn)確。3 線 RTD 主要用于工業(yè)應(yīng)用的溫度測量。

讓我們了解為什么 3 線 RTD 比 2 線 RTD 讀數(shù)更準(zhǔn)確。3 線 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引線電阻) / (R 3 +R引線電阻)

在上面的等式中，等式右側(cè)部分的分子和分母增加了 R引線，因此該比率不會因引線電阻而受到影響。必須注意使兩條引線的長度相似。因此，引線補償可以通過 3 線 RTD 來完成。
在橋梁平衡條件下。

R T + R引線電阻= R 3 + R引線電阻

R T = R 3

在 3 線 RTD 中，引線電阻 R 引線電阻將在第三根引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。

必須注意兩條引線的相似電阻。因此，可以通過 3 線 RTD 精確地進行引線補償。

只有當(dāng)所有引線電阻相等時，引線電阻補償才是準(zhǔn)確的。否則，由于引線電阻不匹配，測溫會出現(xiàn)誤差。

4 線 RTD
4線RTD用于杜絕線電阻引起的測量誤差。

在 2 線 RTD 和 3 線 RTD 中，由于引線導(dǎo)致 RTD 電阻發(fā)生變化，因此溫度測量會受到影響。在這兩種情況下，測量的溫度都基于電阻的變化。所以我們得到了錯誤。在 2 線 RTD 中，誤差值很高，而在 3 線 RTD 中，誤差值非常非常小。

為什么 4 線 RTD 更好？
但是在 4 線 RTD 中，我們不根據(jù)電阻測量溫度。我們使用恒流源與 4 線 RTD 的兩條引線串聯(lián)。我們測量了4 線 RTD 的另外兩條引線上的電壓降。
根據(jù)歐姆定律，V = IR

此處的當(dāng)前值是恒定的（非常小）。電壓將根據(jù)電阻的變化產(chǎn)生，而電阻的變化又取決于測得的溫度。

這就是為什么 4 線 RTD 比 2 或 3 線 RTD 更準(zhǔn)確的原因，因為基于電壓信號而不是電阻進行溫度測量。

4 線 RTD 的電路圖如下所示。

4 線 RTD 用于貿(mào)易交接儀表中的溫度測量，測試實驗室需要精確的溫度讀數(shù)。

3 線 RTD 取消了引線電阻，但它不會處理引線電阻不匹配的問題。4 線 RTD 用于消除引線電阻不匹配甚至引起的誤差。

4 線 RTD 系統(tǒng)比 2 線和 3 線 RTD 系統(tǒng)貴，但需要高精度的應(yīng)用。

4 線 RTD 的缺點是它可能會在一段時間內(nèi)由于自熱（因為恒定電流流過 RTD）而引入非常非常小的測量誤差。對變送器進行定期校準(zhǔn)以驗證測量精度。

結(jié)論
●由于引線電阻，2 線 RTD 會在測量中引入更多誤差。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 線制溫度測量系統(tǒng)中可以進行引線補償。消除了引線電阻引起的誤差，但引線電阻不匹配會導(dǎo)致測量誤差。
●4 線 RTD 是需要精確溫度測量的應(yīng)用的。

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