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RTD溫度傳感器的引線補償技術(shù)
RTD溫度傳感器通常稱為 PT100溫度傳感器)是工業(yè)中的溫度傳感器之一。,它是適用于中低溫度(-300 至 + 600 °F)的最準確和可重復的傳感器。
RTD 代表電阻溫度裝置。很簡單,傳感器由一個電阻值隨溫度變化而組成。迄今為止見的 RTD溫度傳感器是 PT100 385。該元件在 0°C (32°F) 時為 100 歐姆,在 100°C (212.0°F) 時為 138.5 歐姆。
儀器工程師面臨的挑戰(zhàn)之一是處理設(shè)備電阻相對較低的問題。這是因為 RTD溫度傳感器組件的任何雜散電阻(特別是引線電阻)都會給測量的電阻增加顯著的誤差。
為了解決這個問題,發(fā)明了不同的引線補償方案,并被稱為 2 線、3 線和 4 線。
2線技術(shù)
2 線 RTD溫度傳感器兩線 RTD溫度傳感器是的形式。
引線 R 是將 RTD 連接到儀器的導線的引線電阻。在這種情況下,儀器將讀取比真實 RTD 溫度更高的溫度,因為儀器測量:
RTD + 2x 引線 R
例如,如果導線電阻為 0.5 歐姆,那么儀器讀數(shù)將比應有的高 2.6?C (4.7F)。補償此誤差的方法是手動調(diào)整儀器的偏移量。這當然變得乏味并且容易出現(xiàn)人為錯誤。自動鉛補償儀器被發(fā)明來解決這個問題。補償技術(shù)使用連接到傳感器的額外電線來測量引線電阻并消除其影響。
3線技術(shù)
三線引線方案需要兩次測量,次測量是 V1,它給出了 RTD + Lead R 的結(jié)果。第二次測量給出了 R Lead 的結(jié)果 V2。因此,要獲得真正的 RTD 測量值,我們只需從 Vlead + RTD 中減去 Vlead,就可以離開 RTD。
因此,對于任何引線 R 值,此方案將自動補償引線電阻并為您提供正確的溫度。
這種技術(shù)的假設(shè)是三根導線中的每根導線的引線電阻都相同。這是一個非常安全的假設(shè),尤其是在電線生產(chǎn)中使用的現(xiàn)代制造技術(shù)。在實際示例部分,您將更多地了解這些錯誤是如何疊加的。
4線技術(shù)
這種技術(shù)依賴于現(xiàn)代儀器的非常高的輸入阻抗,因此在傳感器導線中幾乎沒有電流流動:這是今天非常有效的假設(shè)。
通過在一次測量中測量 VRTD,在該方案中可以無誤地感測 RTD。這種方案的優(yōu)點是它還可以補償任何引線不平衡。
從歷看,4 線技術(shù)在歐洲受到德國影響的精度的影響而流行。
在北美市場,3 線技術(shù)在過去得到了更廣泛的應用,即使在今天,4 線傳感器的銷量也以 3 比 1 的比例超過了 4 線傳感器。這是由成本和實用性主導的。
實際例子
1、頭戴式變送器使用 24 AWG 電線將 RTD 傳感器連接到探頭長度為 12 英寸的變送器
圖
2、頭戴式變送器使用 24 AWG 電線將 RTD 傳感器連接到探頭長度為 12 英寸的變送器
圖
從上述頭戴式應用的結(jié)果來看,3 線和 4 線都是消除引線電阻效應的出色技術(shù)。
此外,長電纜測試還顯示 3 到 4 根電線足夠。即使存在一些導線不平衡,計算出的誤差也將其置于幾乎所有工業(yè)應用的不確定范圍內(nèi)。
另一個有時會被問到的問題是:“如果我有一個 4 線 RTD,它可以用作 3 線 RTD 嗎?” 答案是肯定的,讓一根導線與 4 線傳感器斷開連接不會給 3 線導線補償系統(tǒng)增加任何誤差。
然而,事實并非如此。
您不能通過簡單地將儀器上的第 3 條和第 4 條線短接在一起來將 3 線 RTD 與 4 線儀器一起使用。這將導致顯著的引線電阻誤差。
綜上所述
應避免使用 2 線 RTD 輸入,除非導線長度很短并且您使用的是低規(guī)格導線來降低引線電阻。
多年來,3 線和 4 線補償技術(shù)已被證明可以提供一種的方法來自動補償 RTD 中的引線電阻。
如果您關(guān)心長引線長度的精度,您會選擇 4 線。而事實證明,3 線技術(shù)對于所有實際工業(yè)用途都是準確的,并且與 4 線技術(shù)相比,它可以節(jié)省大約 20% 的線材成本。
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