有什麼區別 2-, 3-, 和 4 線 RTD 感知器?

電阻溫度探測器 (RTD) 是一種溫度傳感器，由於其準確性而廣泛用於各種工業應用, 可重複性, 和穩定性. 這些設備通過感覺到材料溫度變化時感測電阻的變化來測量溫度.

關鍵區別 2-, 3-, 和4線RTD傳感器在於如何處理連接線的電阻, 2線是最不准確的，因為它包括測量中的電線電阻, 3-電線部分補償, 4線完全消除了電線電阻, 提供最高的精度, 但也是實施最複雜，最昂貴的; 使3線成為工業應用最常用的選項.

2-電線RTD:
最簡單的設計, 最不昂貴.
測量RTD元件和連接線的電阻, 導致讀數不准確，尤其是長長長度.
適用於高精度並不重要的應用.

3-電線RTD:
使用額外的電線部分補償連接線的阻力.
與2線相比，提供的精度提高了, 使其成為工業環境中最常用的.
在準確性和成本之間提供良好的平衡.

4-電線RTD:
被認為是最準確的配置，因為它完全隔離了RTD元件與連接線的電阻.
需要一個更複雜的電路，通常用於需要高精度的實驗室應用.
要記住的要點:
準確性: 4-金屬絲 > 3-金屬絲 > 2-金屬絲
成本: 2-金屬絲 < 3-金屬絲 < 4-金屬絲
應用: 2-基本應用的電線, 3-大多數工業用途的電線, 4-高精度測量的電線

不銹鋼RTD鉑金電阻溫度傳感器，用於工業和醫療設備

用於管道的 TPE 注射溫度感測器 RTD PT100

4-電線RTD鉑熱電阻傳感器用於溫度變送器

RTD探針有多種配置, 包括2線, 3-金屬絲, 和4線型號. 這些類型之間存在顯著差異，在選擇適合應用程序的設備時必須考慮.
要考慮的因素

在2線之間選擇, 3-金屬絲, 和4線RTD傳感器, 有幾個因素要考慮, 包括:

環境因素
某些環境因素, 例如高水平的電噪聲或乾擾, 可能會產生可能導致測量錯誤的干擾.

申請要求
不同的應用需要不同的精度閾值. 傳感器為特定應用提供足夠的準確性絕對至關重要.

預算限制
在為任何特定應用程序選擇RTD時, 成本是一個重要的考慮因素. 因為4線配置涉及更多組件, 4-電線RTD往往比2線或3線RTD昂貴.
RTD電線配置類型

如何配置RTD電路確定傳感器電阻的準確程度以及電路中的外部電阻會扭曲溫度讀數.

三種配置類型中的每一個, 2-金屬絲, 3-金屬絲, 和4線, 有自己的優勢和缺點, 選擇正確的一個取決於應用程序. 通過了解每種配置的特徵, 工程師和技術人員可以確保最有效地使用RTD傳感器.

2-RTD的電線配置
2線RTD配置是RTD電路設計中最簡單的. 在此串行配置中, 單個引線將RTD元素的每一端連接到監視設備. 因為電路計算的電阻包括電線和RTD連接器之間的電阻以及元件中的電阻, 結果將始終包含一定程度的錯誤.

2-RTD鉑抗溫度傳感器的電線配置圖

圓圈代表校準點處的元素邊界. 電阻RE取自電阻元件, 而且該值將為我們提供準確的溫度測量. 很遺憾, 當我們進行電阻測量時, 該儀器將指示rtotal:

其中rt = r1 + R2 + R3

這將產生比實際測量溫度讀數更高的溫度讀數. 雖然可以通過使用高質量的測試引線和連接器來減少此錯誤, 完全消除它是不可能的.

所以, 2線RTD配置與高抗性傳感器或不需要非常高精度的應用中最有用.

3-RTD的電線配置
3線RTD配置是最常用的RTD電路設計，經常在工業過程和監視應用中看到. 在此配置中, 兩條電線將傳感元件連接到傳感元件一側的監視設備，一根電線將其連接在另一側.

3-RTD鉑抗溫度傳感器的電線配置圖

如果使用了三根類型的電線，並且長度相等, 然後r1 = r2 = r3. 通過測量鉛的阻力 1 和 2 和電阻元素, 系統總阻力 (R1 + R2 + 關於) 測量.

如果也通過導線測量電阻 2 和 3 (R2 + R3), 我們只有線索的抵抗力, 而且由於所有鉛電阻都相等, 減去該值 (R2 + R3) 從總系統阻力中 ( R1 + R2 + 關於) 僅葉, 並進行了準確的溫度測量.

因為這是一個平均結果, 僅當所有三根電線具有相同的電阻時，測量才能準確.

4-RTD的電線配置
這種配置是最複雜的，因此安裝最耗時且昂貴, 但是它產生了最準確的結果.
橋輸出電壓間接表示RTD電阻. 橋需要四根連接電線, 外部電源, 和三個電阻，溫度係數為零. 為了防止三個橋電阻受到與RTD傳感器相同的溫度, RTD通過一對延伸線從橋上隔離.

4-RTD鉑抗溫度傳感器的電線配置圖

這些擴展線重現了我們最初遇到的問題: 延長線的電阻會影響溫度讀數. 可以使用三線橋配置來最大程度地降低此效果.

在4線RTD配置中, 兩條電線將傳感元件連接到傳感元件兩側的監視設備. 一組電線提供了用於測量的電流, 另一組電線測量電阻越過電阻的電壓降.

使用4線配置, 該儀器提供恆定電流 (我) 通過外部潛在客戶 1 和 4. RTD惠斯通橋在電阻變化與橋樑輸出電壓變化之間產生非線性關係. RTD的已經非線性的溫度抗性特徵進一步複雜化，需要將橋樑輸出電壓轉換為等效的RTD阻抗.

電壓下降在內導線上測量 2 和 3. 所以, 從v = ir, 我們只知道元素的抵抗力, 不受鉛阻力影響. 如果使用不同的導線，這只是比3線配置的優勢, 這種情況很少.

這種4線橋設計完全彌補了導線的所有阻力以及它們之間的連接器. 4線RTD配置主要用於實驗室和其他需要高精度的環境.

2-帶閉環的電線配置

另一個配置選項, 雖然今天很少見, 是標準的2線配置，旁邊有封閉的電線. 此配置的功能與3線配置相同, 但是使用額外的電線來實現這一目標. 提供了一條單獨的電線作為循環，以為鉛電阻的鉛電阻和環境變化提供補償.

PT1000鉑抗2線TD溫度傳感器的燒烤燒烤

MAX31865 3線RTD鉑抗溫度檢測器

鋰電池的RTD鉑電溫度傳感器

結論

RTD配置是行業中有價值的工具 – 能夠滿足最準確的要求. 與正確的配置選擇, RTD探針可以提供準確的測量值，這些測量可靠，可在各種惡劣的環境中重複. 取得最佳成果, 充分了解可用的不同類型的電線配置並選擇最適合應用程序需求的電線配置很重要. 配置正確, RTD傳感器能夠提供準確可靠的溫度測量值.