为消除引线电阻和连接导线的电阻对温度测量结果带来的影响,热电阻测量桥路才有从二线制到三线制和四线制的发展过程。它们的区别在于:
1.二线制接法如图1所示。在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号,这种引线方法连接很简单,但导线必然存在引线电阻r,r大小与导线的材质、长度以及环境温度变化等因素有关,这种引线方式只适用于测量精度较低的场合。由于接法简单,实际仍有应用,为使误差不致过大,要求引出线的电阻值:铜电阻-不应超过R0的0.2%;铂电阻-不应超过R0的0.1%。另外就是将线路电阻测量出来以后在二次仪表或者温度变送器内修正了(但环境温度的变化对引线电阻和连接导线的电阻变化量仍然无法修正之)。
图1 二线制接法 图2 三线制接法
2.三线制接法如图2所示。热电阻Rt有三根引线。此时有两根引线及其连接导线的电阻分别加到电桥相邻两桥臂中,第三根线则接到电源线上,即相当于把电源与电桥的连接点。从二次仪表或者变送器内部的测量桥路上移到热电阻本体附近。这样,在测温中由于这些电阻的变化带来的影响就极小了。(如西门子的温度变送器在出厂设置中都为Pt100 三线制)。
3.四线制接法如图3所示。在热电阻的根部两端各连接两根导线,其中两根引线为热电阻提供恒定电流I,把R转换成电压信号U,再通过另两根引线把U引至二次仪表或者温度变送器。
图3 精密测量热电阻值的四线制线路
在利用电位差计平衡读数时,电位差计不取电流,热电阻的电位测量线(与接线端子相接的导线与引线)没有电流流过,所以热电阻引线和连接导线的电阻无论怎样变化也不会影响热电阻Rt的测量,这种方式可完全消除引线的电阻影响,主要用于高精度的温度检测。配合用的二次仪表为精密电位差计或精密测温电桥或者是具有四线制接法功能的温度变送器。(西门子所有的温度变送器都具有二、三、四制三种方式可供选用)。
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