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2023-08-30
热电阻温度传感器工作原理解析
【摘要】：由于导线电阻RL1、RL2无法测得而被计入热电阻的电阻值中，使测量结果产生附加误差。如图7-18所示为三线制热电阻的测温原理，增加一根导线用以补偿连接导线的电阻引起的测量误差。通过导线L1、L2给热电阻施加激励电流I，从而测得电势V1、V2、V3。四线制四线制是热电阻测温的理想接线方式。将导线L3、L4接入高输入阻抗电路，则IL3＝0，IL4＝0，因此V4－V3等于热电阻的两端电压。
热电阻（如Pt100）是利用其电阻值随温度的变化而变化这一原理制成的将温度量转换成电阻量的温度传感器。
温度变送器通过给热电阻施加一已知激励电流，测量其两端电压的方法得到电阻值（电压/电流），再将电阻值转换成温度值，从而实现温度测量。
热电阻和温度变送器之间有3种接线方式：二线制、三线制、四线制。
（1）二线制
如图7-17所示为二线制热电阻的测温原理。温度变送器通过导线L1、L2给热电阻施加激励电流I，测得电势V1、V2。
图7-17 二线制热电阻的测温原理
经计算得Rt
由于导线电阻RL1、RL2无法测得而被计入热电阻的电阻值中，使测量结果产生附加误差。例如，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℃。
（2）三线制
三线制是实际应用中最常见的接法。如图7-18所示为三线制热电阻的测温原理，增加一根导线用以补偿连接导线的电阻引起的测量误差。三线制要求三根导线的材质、线径、长度一致，且工作温度相同，使三根导线的电阻值相同，即RL1＝RL2＝RL3。通过导线L1、L2给热电阻施加激励电流I，从而测得电势V1、V2、V3。导线L3接入高输入阻抗电路，IL3＝0。
图7-18 三线制热电阻测温原理图
热电阻的阻值Rt为
由此可得，三线制接法可补偿连接导线的电阻引起的测量误差。
（3）四线制
四线制是热电阻测温的理想接线方式。如图7-19所示为四线制热电阻的测温原理，通过导线L1、L2给热电阻施加激励电流I，从而测得电势V3、V4。将导线L3、L4接入高输入阻抗电路，则IL3＝0，IL4＝0，因此V4－V3等于热电阻的两端电压。
图7-19 四线制热电阻的测温原理
热电阻的电阻值：
由此可得，四线制测量方式不受连接导线电阻的影响。
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