仪器仪表直供热线 18952302362
          三畅创新研发仪表、助力工业自动化升级

          电阻测量中2、3或4线连接–如何工作以及使用哪种?

          来源: 作者: 发布日期:2020-05-28

                 在此文章中,我将说明电阻或RTD仪表的工作原理以及2、3和4线连接之间的区别。

                 也许您知道,在电阻和RTD(电阻温度检测器)测量中,您可以使用2、3或4根线,但是您可能真的不记得它们之间的区别是什么,或者这些连接是如何工作的。我知道这令人尴尬。但请放心-我将解释这些方法的工作原理。阅读此书,然后您就会知道。我们不必告诉任何人您是从我这里学到的,让我们之间保持联系... ;-)
           
                  在这篇文章中,我简短地解释了电阻或RTD表的工作原理以及2、3和4线连接之间的区别。我希望此信息对您的工作实践有所帮助。
           
          让我们开始深入研究-电阻/ RTD仪表如何工作?
                  让我们从基础开始构建。在讨论导线数量之前,让我们首先看一下电阻计的工作原理。
           
          首先,电阻计实际上并不直接测量电阻。 什么?
           
                  电阻计正常工作的方式是通过向要测量的电阻发送一个小的准确电流,然后测量在电阻上形成的电压降。在知道电流和电压后,我们的好朋友欧姆定律解决了其余问题。欧姆定律表示,电阻电压通过电流,或分割  R = U / I。
           
                  例如,如果有1 mA(0.001 A)的电流流经电阻,并且电阻上的压降为0.100 V,则电阻为R = U / I = 0.100 V / 0.001 A = 100 ohm。
           
                  因此,电阻表实际上是通过电流和电压测量来测量电阻的。
           
                  通常,测量电流约为1 mA,因此,如果要测量100欧姆的电阻,则该电阻上会有0.1 V的压降。较高的电阻范围将使用较小的测量电流。温度变送器通常使用约0.2 mA的电流。我见过电流从0.1 mA到几mA的变送器。电流并不总是直流电流,而是可以脉冲的。
           
                  由于功耗,测量电流将导致RTD探头自发热,尤其是在与周围环境热连接不良的小型RTD元件中。因此,测量电流应保持较低。在另一篇文章中进一步了解RTD探针…
           
                  当然,电阻测量设备本身必须确切知道它正在使用什么电流才能正确进行计算。
           
                  也许是时候用一张图解释一下:
          “电阻表”框对应一个电阻(或RTD)表
                  在上图中,“电阻表”框对应一个电阻(或RTD)表。两个黑点和连接点,“ R”是您要测量的电阻。
           
                  上图使用  2线连接,因为只有两根线(测试线)用于连接电阻。在上图中,电线是理想的,其中没有电阻。但实际上,所有导线和测试导线都具有一定的电阻,并且触点也始终具有电阻。
           
                  因此,如果我们考虑导线和连接的电阻(Rw)来说明实际的两线连接,则会获得以下实际示意图:
          导线和连接的电阻(Rw)来说明实际的两线连接
                  实际上,这里的非常大问题是电阻计现在将测量总电阻,该总电阻是“待测电阻”与电线和连接中所有电阻的组合(串联)。
           
                  仪表看到的是Uw + Ur + Uw的总和,尽管它只希望看到Ur。结果,电阻表显示的电阻是R和所有连接电阻的组合。 
           
                  因此,结果有误。
           
                  测量值始终过高。根据电线和连接,这可能会导致测量中的巨大误差。如果导线较长且连接不良,则误差可能为几欧姆(甚至无限大)。但是,即使使用高质量的测试线和线夹,也始终会出现一些错误。
           
                  如果要进行可靠,准确的电阻(或RTD)测量,切勿使用2线制连接。
           
          如何从2线制测量中消除这些误差?
           
                  非常好的答案是使用4线连接。接下来让我们看看。
           
          4、线电阻测量
                  使用4线连接时,其想法是使用单独的线来传输测量电流并测量电阻上的电压降。
           
                  对于这种连接,需要使用4根导线,从而得出名称。很合逻辑...
           
          让我们看一下图来说明4线连接:
          4线连接
                  您可能会想,“ 与2线制连接相比,这有什么区别?嗯,理想的电线和连接不会有任何区别,但是在现实世界中获得理想的电线是非常困难的(不可能)。因此,在实践中,由于导线和连接中所有未知的变化电阻,  这将带来所有不同。 
           
          这是为什么?好吧,这就是我在这里的目的:
           
                  现在有单独的专用线,它们将通过电阻传递准确的电流。如果这些电线和连接中存在一定电阻,则没关系,因为固定电流发生器仍将产生相同的准确电流,并且电流通过这些连接电阻时不会改变。
           
                  此外,还有用于电压测量的单独电线,它们直接连接到要测量的电阻的分支。这些电压测量线中的任何电阻都不会对电压测量产生任何影响,因为这是非常高的阻抗测量。这些电线中实际上没有电流,即使会有电阻,也不会引起任何电压降,因此没有错误。
           
                  由于上述原因,即使所有连接线和连接中都存在电阻,四线连接也可以准确测量连接的电阻(R)。
           
                  因此,四线连接是测量电阻或RTD传感器的非常佳,非常准确的方法。 
           
          较早的4线制测量图的实用示意图如下图所示,其中增加了线和连接电阻(Rw):
          电阻测量中2、3或4线连接–如何工作以及使用哪种?
          3线电阻测量
                  在实践中,必须使用/安装4条电线可能会很耗时/昂贵。4线连接有一个简化的修改,即3线连接。是的,您猜对了,它使用3条线。
           
                  尽管3线连接的精度不如4线连接,但如果所有3根线都相似,则连接非常紧密,远比2线连接差。因此,三线连接已成为许多工业应用中的标准。
           
                  在3线连接中,我们的想法是删除其中一根线,并假设所有线的电阻都相似。
           
          现在,让我们看一下3线连接的原理图,其中包括线电阻:
          电阻测量中2、3或4线连接–如何工作以及使用哪种?
                  在上面的示意图中,下部只有一根导线。因此,下部连接使我们想起2线制连接,而较高的连接就像4线制连接。在较高的部分,电表可以补偿导线电阻,就像在4线制连接中一样。但是在下部,它无法补偿导线(Rw3)的电阻。
           
          那么,连接如何工作?
           
                  电阻计具有内部开关,因此它可以首先仅测量上回路的电阻(Rw1 + Rw2的总和),然后将其结果除以2,得到这两条线的平均电阻。然后,电表假定第三根导线(Rw3)的电阻与Rw1和Rw2的平均值相同。然后,它切换到正常连接(如图所示)以测量已连接的阻抗R,并在测量结果中使用较早测量的导线电阻的结果。
           
                  谨记,只有当所有3根导线和连接都具有相同的电阻时,  3线连接才是准确的。 如果电线和连接电阻存在差异,则三线连接将导致错误的测量结果。3线制测量中的误差可能是两种方式(太高或太低),具体取决于电缆和连接之间的电阻差。
           
                  在工业应用中,三线连接通常是一个不错的选择。它足够精确,与理想的4线制测量相比,您需要使用的线数更少。
           
          结论
          需要记住的几件事:
                  校准RTD的电阻时,请尽可能使用4线制连接。
                  当然,当校准配置为3线测量的RTD温度变送器时,需要使用3线。确保使用3条相似的电线,并且接触良好。
                  在过程中使用3线RTD探针连接到RTD变送器时,请确保3根导线的变送器螺钉接触良好。
                  在校准中使用RTD参考探头时,请确保始终使用4线连接。
                  切勿将2线电阻测量用于需要精确的任何事情。当然,它可用于故障排除和粗略测量。
           
          相关产品推荐:热电偶检定炉耐磨阻漏热电偶WRN-230D多点热电偶WRNK-131铠装热电偶

          咨询热线

          0517-86998326
          彩票平台排名