RTD温度传感器的引线补偿技术

RTD温度传感器通常称为 PT100温度传感器）是工业中最常用的温度传感器之一。众所周知，它是适用于中低温度（-300 至 + 600 °F）的最准确和可重复的传感器。

RTD 代表电阻温度装置。很简单，传感器由一个电阻值随温度变化而组成。迄今为止最常见的 RTD温度传感器是 PT100 385。该元件在 0°C (32°F) 时为 100 欧姆，在 100°C (212.0°F) 时为 138.5 欧姆。

仪器工程师面临的最大挑战之一是处理设备电阻相对较低的问题。这是因为 RTD温度传感器组件的任何杂散电阻（特别是引线电阻）都会给测量的电阻增加显着的误差。

为了解决这个问题，发明了不同的引线补偿方案，并被称为 2 线、3 线和 4 线。

2线技术

2 线 RTD温度传感器两线 RTD温度传感器是最简单的形式。

引线 R 是将 RTD 连接到仪器的导线的引线电阻。在这种情况下，仪器将读取比真实 RTD 温度更高的温度，因为仪器测量：

RTD + 2x 引线 R

例如，如果导线电阻为 0.5 欧姆，那么仪器读数将比应有的高 2.6˚C (4.7F)。补偿此误差的唯一方法是手动调整仪器的偏移量。这当然变得乏味并且容易出现人为错误。自动铅补偿仪器被发明来解决这个问题。补偿技术使用连接到传感器的额外电线来测量引线电阻并消除其影响。

3线技术

三线引线方案需要两次测量，第一次测量是 V1，它给出了 RTD + Lead R 的结果。第二次测量给出了 R Lead 的结果 V2。因此，要获得真正的 RTD 测量值，我们只需从 Vlead + RTD 中减去 Vlead，就可以离开 RTD。

因此，对于任何引线 R 值，此方案将自动补偿引线电阻并为您提供正确的温度。

这种技术的假设是三根导线中的每根导线的引线电阻都相同。这是一个非常安全的假设，尤其是在电线生产中使用的现代制造技术。在实际示例部分，您将更多地了解这些错误是如何叠加的。

4线技术

这种技术依赖于现代仪器的非常高的输入阻抗，因此在传感器导线中几乎没有电流流动：这是今天非常有效的假设。

通过在一次测量中测量 VRTD，在该方案中可以无误地感测 RTD。这种方案的优点是它还可以补偿任何引线不平衡。

从历史上看，4 线技术在欧洲受到德国影响的绝对精度的影响而流行。

在北美市场，3 线技术在过去得到了更广泛的应用，即使在今天，4 线传感器的销量也以 3 比 1 的比例超过了 4 线传感器。这是由成本和实用性主导的。

实际例子
1、头戴式变送器使用 24 AWG 电线将 RTD 传感器连接到探头长度为 12 英寸的变送器
图
2、头戴式变送器使用 24 AWG 电线将 RTD 传感器连接到探头长度为 12 英寸的变送器
图
从上述头戴式应用的结果来看，3 线和 4 线都是消除引线电阻效应的出色技术。

此外，长电缆测试还显示 3 到 4 根电线完全足够。即使存在一些导线不平衡，计算出的误差也将其置于几乎所有工业应用的不确定范围内。

另一个有时会被问到的问题是：“如果我有一个 4 线 RTD，它可以用作 3 线 RTD 吗？” 答案是肯定的，让一根导线与 4 线传感器断开连接不会给 3 线导线补偿系统增加任何误差。

然而，事实并非如此。

您不能通过简单地将仪器上的第 3 条和第 4 条线短接在一起来将 3 线 RTD 与 4 线仪器一起使用。这将导致显着的引线电阻误差。

综上所述
应完全避免使用 2 线 RTD 输入，除非导线长度很短并且您使用的是低规格导线来降低引线电阻。

多年来，3 线和 4 线补偿技术已被证明可以提供一种极好的方法来自动补偿 RTD 中的引线电阻。

如果您关心长引线长度的绝对精度，您会选择 4 线。而事实证明，3 线技术对于所有实际工业用途都是准确的，并且与 4 线技术相比，它可以节省大约 20% 的线材成本。

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