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热电阻四线制、三线制、两的区别对比分析

时间: 2023-12-18 20:44:51 |   作者: 产品中心

  热电阻(thermal resistor)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。它的主要特征是测量精度高,稳定性很高。其中铂热电阻的测量精确度是最高的,它不仅大范围的应用于工业测温,而且被制成标准的基准仪。

  热电阻大都由纯金属材料制造成,目前应用最多的是铂和铜,此外,现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。金属热电阻常用的感温材料种类较多,最常用的是铂丝。工业测量用金属热电阻材料除铂丝外,还有铜、镍、铁、铁—镍等。

  热电阻的测温原理是基于导体或半导体的电阻值随气温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造成,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。热电阻常常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。

  传感器电阻变化值与连接导线电阻值共同构成传感器的输出值,由于导线电阻带来的附加误差使实际测量值偏高,用于测量精度要求不高的场合,并且导线的长度不宜过长。 三线制:

  要求引出的三根导线截面积和长度均相同,测量铂电阻的电路一般是不平衡电桥,铂电阻作为电桥的一个桥臂电阻,将导线一根接到电桥的电源端,其余两根分别接到铂电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上,当桥路平衡时,导线电阻的变化对测量结果没有一点影响,这样就消除了导线线路电阻带来的测量误差,但是必须为全等臂电桥,否则不可能完全消除导线电阻的影响。采用三线制会大大减小导线电阻带来的附加误差,工业上一般都采用三线制接法。 四线制:

  当测量电阻数值很小时,测试线的电阻可能引入明显误差,四线测量用两条附加测试线提供恒定电流,另两条测试线测量未知电阻的电压降,在电压表输入阻抗足够高的条件下,电流几乎不流过电压表,这样就可以精确测量未知电阻上的压降,计算得出电阻值 几线制是指的信号采用几根线来定义的。

  电流输出型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出,必然要有外电源为其供电。最典型的是变送器需要两根电源线,加上两根电流输出线根线,称之为四线制变送器。

  当然,电流输出可以与电源公用一根线(公用VCC或者GND),可节省一根线,称之为三线制变送器。

  其实大家可能注意到, 4-20mA电流本身就可以为变送器供电,如图1所示。变送器在电路中相当于一个特殊的负载,特殊之处在于变送器的耗电电流在4~20mA之间根据传感器输出而变化。显示仪表只需要串在电路中即可。这种变送器只需外接2根线,因而被称为两线制变送器。工业电流环标准下限为4mA,因此只要在量程范围内,变送器至少有4mA供电。这使得两线制传感器的设计成为可能。

  在工业应用中,测量点一般在现场,而显示设备或者控制设备一般都在控制室或控制柜上。两者之间距离可能数十至数百米。按一百米距离计算,省去2根信号传输导线意味着成本降低近百元!另外四线制变送器和三线制变送器因导线内电流不对称一定要使用昂贵的屏蔽线,而两线制变送器可使用非常便宜的的双绞线导线,因此在应用中两线制变送器必然是首选。

  两线制没有线路电阻补偿,配线简单,但要带进引线电阻的附加误差。因此不适用制造A级精度的热电阻,且在使用时引线及导线都不宜过长。

  有线路电阻补偿,可以消除引线电阻的影响,测量精度高于2线制。作为过程检测元件,其应用最广。

  在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制,其中两根引线为热电阻提供恒定电流I,把R转换成电压信号U,再通过另两根引线把U引至PLC。这种引线方式可完全消除引线的电阻影响,但成本比较高,大多数都用在高精度的温度检测。 变送器、传感器、流量计等中也有两线制和四线制

  两线制是信号和电源在一起,现在的仪表都采用这样的形式。电技术联盟5r/r 6l-T6c7`$L8})s 四线制是电源和信号分开的,如大功率变送器,220VAC给变送器放大板供电,差动变压器将微位移信号转换成电信号,放大板将其转换成0-10mA的恒流源送到二次仪表或DCS系统,现在已经淘汰了。

  问题:在压差/力传感器和流量计性能参数中,经常会出现输出信号:二线)mA、三线)mA。问题是,什么是二线制和三线制,它们的区别是什么?如何接线线制的优点是接线简单,只适用一般功率小的一次传感器,如:压变、差压变、温变、电容式液位计、射频导纳、电磁流量计、涡街流量计等。传感器本身用电由二线制中得到,是必影响其带载能力。

  4线制由于是将电源和功率分开,所以本机的功率与信号是没有功率上的关联的,适用于大功率的的传感器,如超声波(由于其为了加大抗干扰的能力,所以发射的功率会很大,所以此款产品选型时要尽量四线的,二线的一般抗干扰能力较弱),就不能作成2线个。

  由于是两线传输,即采用变送单元的供电电流作为信号,变送单元需要一定的静态工作电流,所以信号的下限不能选在0mA,根据国际电工委员会标准,电流信号的下限为4mA,即所谓的“活”零点。仪表零点为4mA比0mA安全,便于区分仪表是断电还是指示最小。用电流信号的原因是不容易受干扰。并且电流源内阻无穷大,导线电阻串联在回路中不影响精度,在普通双绞线上可以传输数百米。上限取20mA是因为防爆的要求:20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限没有取0mA的原因是为了能检测断线mA,当传输线因故障断路,环路电流降为0。常取2mA作为断线报警值。

  电流转换电压的方法很简单,只要在电流传送回路中串接一个250欧标准电阻(精度正负0.05%),在其两端取出1--5V DC信号。

  热电阻是把气温变化转换为电阻值变化的一次元件,目前热电阻的引线主要有三种方式:

  热电阻四线制、三线制、两线、二线制:在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:这种引方法很简单,但由于连接导线必然存在引线电阻r,r大小与导线的材质和长度的因素相关,因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合。

  2、三线制:在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,这样的形式通常与 电桥配套使用,可以较好的消除引线电阻 的影响,是工业过程控制中的最常用的引线、四线制:在热电阻的根部两端

  各连接两根导线的方式称为四线制,其 中两根引线为热电阻提供恒定电流I, 把R转换成电压信号U,再通过另两根引 线把U引至二次仪表。可见这种引线方 式可完全消除引线的电阻影响,主要用 于高精度的温度检测。 这三种接线方法的区别:

  因为热电阻的阻值小,因此连接导线的电阻以及接触电阻会对其测温精度产生较大影响,所以引入三线制或者四线制就是要消除这一些影响与热电阻连接的检测设备(温控表、PLC输入等)都有四个接线端子。I+、I-、V+、V-。

  其中,I+、I-端是为了给热电阻提供恒定的电流,V+、V-是用来监测热电阻的电压变化,依次检测气温变化。 4线线线线,这需要检测设备方的I-V-短接。 2线线,这需要检测设备方的I-V-、I+/V+短接 2、不同的接线方式对精度的影响:

  (二线制的误差主要在电流回路在电缆中产生一定压降造成的测量误差) 3线,电流回路的参考位和电压测量回路的参考位为一条线线,电路回路和电压测量回路独立分开,精度高,但费线。 两线制输出接线是当前模拟量串口中最先进的输出方式,具有6大优点:

  (1)不易受寄生热电偶和沿电线电阻压降和温漂的影响,可用非常便宜的更细的双绞线)在电流源输出电阻足够大时,经磁场耦合感应到导线环路内的电压,不会产生显著影响,因为干扰源引起的电流极小,正常的情况利用双绞线)电容性干扰会导致接收器电阻有关误差,对于4~20mA两线制环路,接收器电阻通常为250Ω(取样Uout=1~5V)这个电阻小到不足以产生显著误差,因此,可以允许的电线长度比电压遥测系统更长更远;

  (4)各个单台示读装置或记录装置能在电线长度不等的不同通道间进行换接,不因电线长度的不等造成精度的差异;

  上一篇:了解、测量和使用热敏电阻的热时间常数下一篇:绝缘电阻测试方法、测试需要注意的几点等内容详述

  热电阻传感器是一种电阻值随环境和温度变化而改变的温度传感器,其中用金属铂做成的热电阻因具有稳定性好、精度高、测温范围大等优点,而被广泛应用。测量温度的热电阻测温仪主要由热电阻传感器、测量显示仪表及连接导线组成。由于热电阻传感器自身的温度灵敏度较低,连接导线所具有的线路电阻对测量结果影响不容忽视,为了消除导线电阻的影响,热电阻测温仪广泛采用平衡电桥式三线制接法,这种方法使温度误差得到一定的补偿,但线路电阻的影响依然存在。提出基于恒压分压式三线制导线电阻补偿方法,电路简单,实现方便,可完全消除导线电阻的影响。相比于文献所提出的使用较多的硬件电路进行导线电阻补偿方法,该方法具有更加简洁的导线 常用热电阻测量方

  测量电路设计 /

  工业上普遍需要测量各类非电物理量,例如温度、压力、速度、角度等,都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。这种将物理量转换成电信号的设备称为变送器。工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。 采用电流信号的原因是不容易受干扰。并且电流源内阻无穷大,导线电阻串联在回路中不影响精度,在普通双绞线上可以传输数百米。上限取20mA是因为防爆的要求:20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限没有取0mA的原因是为了能检测断线mA,当传输线因故障断路,环路电流降为0。常取2mA作为断线报警值。 电流型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出,必然要有外电

  线mA变送器的电路设计 /

  热电阻是利用导体或半导体的电阻值随气温变化的性质来测量温度的,在工业生产中广泛用来测量-200~400范围的温度,其主要特点是测温准确度高,便于自动测量。由于热电偶在低温范围中产生的热电势小,因而对测量仪表要求严格,而采用热电阻测量低温是很适宜的。 用万用表测量热电阻阻值,只要判定热电阻没有短路,也没有断路,电阻值是随气温变化而变化,即可认为热电阻是好的。切记:这种方法是不能作为热电阻质量判定依据。 一般热电阻有铜电阻、铂电阻、热敏电阻。对铜电阻、铂电阻而言: 如果测量电阻两端,开路了就是坏的!如果没有开路,但阻值很大,也是坏的!或者是把热电阻置入热水中,阻值没有变化的,也是坏的。 1.用万用表的电阻档测得电阻信号。

  怎么判断好坏 /

  关于两线制变送器微功率隔离电源设计,我们来先看看变送器是什么?传感器是能够受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置的总称,通常由敏感元件和转换元件组成。当传感器的输出为规定的标准信号时,则称为变送器。而常见的类型有功率变送器,电流电压变送器等等。 在开发低功耗的智能两线制变送器时,仪器内部的微功率电源设计十分关键。首先,一般情况下具有微处理器的智能变送器要满足微控制器、A/D、D/A及通讯电路的供电,需要比普通4~20mA变送器更大的功率,需要内部电源具有更高的供电效率。另外,对于电容传感器和热电偶,还要考虑接地或者传感器可能碰壳(接地)的情况,所设计的变送器电路必须是输入与输出相隔离的,这样才能够保证后续控

  变送器微功率隔离电源设计 /

  热电偶与热电阻的应用原理一、热电偶的应用原理 热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是: ①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触,不受中间介质的影响。 ②测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量,某些特殊热电偶最低可测到-269℃(如金铁镍铬),最高可达+2800℃(如钨-铼)。 ③构造简单,使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成,而且不受大小和开头的限制,外有保护套管,用起来非常方便。 1.热电偶测温基本原理 将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来,构成一个闭合回路,如图2-1-1所示。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时,两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电

  热电阻数字温度表是利用导体或半导体的电阻值随温度变化的性质来测量温度的,在工业生产里广泛用来测量(-100~500)℃范围的温度,其主要特征是测温准确度高,便于自动测量。由于热电偶在低温范围中产生的热电势小,因而对测量仪表要求严格,而采用热电阻温度计测量低温是很适宜的。热电阻温度表按结构及形式可分为普通工业型、铠装型及特殊型等。 常用的普通工业型热电阻主要有: 1.铂热电阻:广泛用来测量(-200~850)℃范围内的温度。在少数情况下,低温可测至1K,高温可测至1000℃。其物理、化学性能稳定,复现性好,但价格昂贵。铂热电阻与温度是近似线性关系。其分度号主要有Pt10和pt100。 2.铜热电阻:广

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