铂热电阻是把温度变化转换为电阻值变化的一次元件,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一次仪表上。工业用铂热电阻安装在生产现场,与控制室之间存在一定的距离,因此铂热电阻的引线对测量结果会有较大的影响。
目前铂热电阻的引线主要有三种方式:
1)二线制:在铂热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制。这种引线方法简单,但由于连接导线必然存在引线电阻,这个电阻的大小与导线的材质和长度等因素有关。
当测温仪表与二线制铂热电阻连接时,接收到的是铂热电阻与引线电阻的串联值,会在一定程度上影响测量的精度,因此这种引线方式只适用于测量精度要求较低,或者距离较近的场合。
2)三线制:在铂热电阻的根部的一端连接一根引线,另一端连接两根引线的方式称为三线制。采用三线制是为了消除连接导线电阻引起的测量误差。
Pt100三条引线的电阻我们将其称作r1、r2和r3,由于三条引线的材料、截面积和长度均相同,因此r1=r2=r30测量铂热电阻的电路一般是不平衡电桥,铂热电阻Pt100作为电桥的一个桥臂电阻,与电桥的连接关系见下图。由图可见,引线电阻r1和铂热电阻Pt100串联后构成电桥的一个臂,电阻RX与引线电阻r3串联后构成电桥的另一个臂。适当调整桥臂电阻RX的值,使电桥平衡。当电桥平衡时,R1x(RX+ r3)=R2x(Pt100+r1)。如果这是一个等臂电桥,即R1=R2.再加上r3=r1这个条件,可以认定RX=Pt100。在电桥上查看RX的值,即可得知Pt100的电阻值。电桥平衡时,阻抗很高的电压表指示值为O,引线电阻r2没有电流流过。根据以上分析,引线电阻对测量结果的影响已经完全被抵消清除。因此三线制是工业过程控制中Pt100最常用的引线方式。
3)四线制:在铂热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制,其中两根引线由恒流源为Ptl00提供恒定电流I,把Pt100的电阻值转换成电压信号U,如下图所示,再通过另两根引线把U引至测量仪表。由于电压测量仪表的内阻一般很大,所以在引线电阻上的电流极小,可以完全消除引线电阻的影响,四线制主要用于高精度的温度检测。
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