四线制热阻测量原理-电子开发网

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    PT100热电阻介绍

    pt100热电阻是铂热电阻的一种,它的阻值会随着温度的变化而改变,又可称作热敏电阻,一种常见的温度传感器。PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆,在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。常用于工业温度检测或温度测量。Pt是铂,化学元素周期表第78号元素。PT-X指的是:铂在0摄氏度时阻值为X欧姆。通常有PT100、PT1000等等。

    热电阻介绍

    热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻的测温原理是基于导体或半导体的电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。热电阻大都由纯金属材料制成,目前应用最多的是铂和铜,现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。热电阻通常需要把电阻信号通过引线传递到计算机控制装置或者其它二次仪表上。

    pt100热电阻二线制接法

    如下图。变送器通过导线L1、L2给热电阻施加激励电流I,测得电势V1、V2。

 

    计算得Rt:由于连接导线的电阻RL1、RL2无法测得而被计入到热电阻的电阻值中,使测量结果产生附加误差。如在100℃时Pt100热电阻的热电阻率为0.379Ω/℃,这时若导线的电阻值为2Ω,则会引起的测量误差为5.3℃。

    pt100热电阻三线制接法

    PT100铂电阻传感器有三条引线,可用A、B、C(或黑、红、黄)来代表三根线,三根线之间有如下规律:

    A与B或C之间的阻值常温下在110欧左右,B与C之间为0欧,B与C在内部是直通的,原则上B与C没什么区别。

  仪表上接传感器的固定端子有三个:

    A线接在仪表上接传感器的一个固定的端子,B和C接在仪表上的另外两个固定端子,B和C线的位置可以互换,但都得接上,如果中间接有加长线,三条导线的规格和长度要相同。

    热电阻的3线和4线接法:是采用2线、3线、4线,主要由使用的二次仪表来决定。

    一般显示仪表提供三线接法,PT100一端出一颗线,另一端出两颗线,都接仪表,仪表内部通过桥抵消导线电阻。

    一般PLC为四线,每端出两颗线,两颗接PLC输出恒流源,PLC通过另两颗测量PT100上的电压,也是为了抵消导线电阻,四线精确度最高,三线也可以,两线最低,具体用法要考虑精度要求和成本。

    pt100三线制接线方式原因

    PT100热电阻0℃时电阻值为100Ω,电阻变化率为0.3851Ω/℃。由于其电阻值小,灵敏度高,所以引线的阻值不能忽略不计,采用热电阻三线式接法可消除引线线路电阻带来的测量误差,原理如下:

 

    PT100热电阻引出的三根导线截面积和长度均相同(即r1=r2=r3),测量铂电阻的电路一般是不平衡电桥,铂电阻(Rpt100)作为电桥的一个桥臂电阻,将导线一根(r1)接到电桥的电源端,其余两根(r2、r3)分别接到铂电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上,这样两桥臂都引入了相同阻值的引线电阻,电桥处于平衡状态,引线线电阻的变化对测量结果没有任何影响。

    pt100四线制接线方式

    四线制的引线方式是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衡定电流I,把R转换成电压信号U,具体接线方法如下图所示:

 

    四线制可以说是热电阻测温理想的接线方式,变送器通过导线L1、L2给热电阻施加激励电流I,测得电势V3、V4,导线L3、L4接入高输入阻抗电路,IL3=0,IL4=0,因此V4-V3等于热电阻两端电压。

    热电阻种类:

    (1)普通型热电阻

    从热电阻的测温原理可知,被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来测量的,因此,热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。为消除引线电阻的影响同般采用三线制或四线制。

    (2)铠装热电阻

    铠装热电阻是由感温元件(电阻体)、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体,它的外径一般为φ2--φ8mm,最小可达φmm。与普通型热电阻相比,它有下列优点:①体积小,内部无空气隙,热惯性上,测量滞后小;②机械性能好、耐振,抗冲击;③能弯曲,便于安装④使用寿命长。

    (3)端面热电阻

    端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制,紧贴在温度计端面。它与一般轴向热电阻相比,能更正确和快速地反映被测端面的实际温度,适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。

    (4)隔爆型热电阻

    隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒,把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内,生产现场不会引起爆炸。隔爆型热电阻可用于Bla--B3c级区内具有爆炸危险场所的温度测量。

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