電阻測(cè)量中2、3或4線連接–如何工作以及使用哪種？

在此文章中，上海上儀股份公司將說(shuō)明電阻或RTD儀表的工作原理以及2、3和4線連接之間的區(qū)別。

也許您知道，在電阻和RTD（電阻溫度檢測(cè)器）測(cè)量中，您可以使用2、3或4根線，但是您可能真的不記得它們之間的區(qū)別是什么，或者這些連接是如何工作的。我知道這令人尷尬。但請(qǐng)放心-我將解釋這些方法的工作原理。閱讀此書(shū)，然后您就會(huì)知道。我們不必告訴任何人您是從我這里學(xué)到的，讓我們之間保持聯(lián)系... ;-)在這篇文章中，我簡(jiǎn)短地解釋了電阻或RTD表的工作原理以及2、3和4線連接之間的區(qū)別。我希望此信息對(duì)您的工作實(shí)踐有所幫助。

讓我們開(kāi)始深入研究-電阻/ RTD儀表如何工作？

讓我們從基礎(chǔ)開(kāi)始構(gòu)建。在討論導(dǎo)線數(shù)量之前，讓我們首先看一下電阻計(jì)的工作原理。

首先，電阻計(jì)實(shí)際上并不直接測(cè)量電阻。 什么？

電阻計(jì)正常工作的方式是通過(guò)向要測(cè)量的電阻發(fā)送一個(gè)小的準(zhǔn)確電流，然后測(cè)量在電阻上形成的電壓降。在知道電流和電壓后，我們的好朋友歐姆定律解決了其余問(wèn)題。歐姆定律表示，電阻電壓通過(guò)電流，或分割 R = U / I。例如，如果有1 mA（0.001 A）的電流流經(jīng)電阻，并且電阻上的壓降為0.100 V，則電阻為R = U / I = 0.100 V /0.001 A = 100 ohm。

因此，電阻表實(shí)際上是通過(guò)電流和電壓測(cè)量來(lái)測(cè)量電阻的。

通常，測(cè)量電流約為1 mA，因此，如果要測(cè)量100歐姆的電阻，則該電阻上會(huì)有0.1 V的壓降。較高的電阻范圍將使用較小的測(cè)量電流。溫度變送器通常使用約0.2 mA的電流。我見(jiàn)過(guò)電流從0.1 mA到幾mA的變送器。電流并不總是直流電流，而是可以脈沖的。

由于功耗，測(cè)量電流將導(dǎo)致RTD探頭自發(fā)熱，尤其是在與周?chē)h(huán)境熱連接不良的小型RTD元件中。因此，測(cè)量電流應(yīng)保持較低。在另一篇文章中進(jìn)一步了解RTD探針…

當(dāng)然，電阻測(cè)量設(shè)備本身必須確切知道它正在使用什么電流才能正確進(jìn)行計(jì)算。

也許是時(shí)候用一張圖解釋一下：

“電阻表”框?qū)?yīng)一個(gè)電阻（或RTD）表。兩個(gè)黑點(diǎn)和連接點(diǎn)，“ R”是您要測(cè)量的電阻。

線連接因?yàn)橹挥袃筛€（測(cè)試線）用于連接電阻。在上圖中，電線是理想的，其中沒(méi)有電阻。但實(shí)際上，所有導(dǎo)線和測(cè)試導(dǎo)線都具有一定的電阻，并且觸點(diǎn)也始終具有電阻。

因此，如果我們考慮導(dǎo)線和連接的電阻（Rw）來(lái)說(shuō)明實(shí)際的兩線連接，則會(huì)獲得以下實(shí)際示意圖：實(shí)際上，這里的非常大問(wèn)題是電阻計(jì)現(xiàn)在將測(cè)量總電阻，該總電阻是“待測(cè)電阻”與電線和連接中所有電阻的組合（串聯(lián)）。

儀表看到的是Uw + Ur + Uw的總和，盡管它只希望看到Ur。結(jié)果，電阻表顯示的電阻是R和所有連接電阻的組合。

因此，結(jié)果有誤。

測(cè)量值始終過(guò)高。根據(jù)電線和連接，這可能會(huì)導(dǎo)致測(cè)量中的巨大誤差。如果導(dǎo)線較長(zhǎng)且連接不良，則誤差可能為幾歐姆（甚至無(wú)限大）。但是，即使使用高質(zhì)量的測(cè)試線和線夾，也始終會(huì)出現(xiàn)一些錯(cuò)誤。

如果要進(jìn)行可靠，準(zhǔn)確的電阻（或RTD）測(cè)量，切勿使用2線制連接。

如何從2線制測(cè)量中消除這些誤差？

非常好的答案是使用4線連接。接下來(lái)讓我們看看。

4、線電阻測(cè)量

使用4線連接時(shí)，其想法是使用單獨(dú)的線來(lái)傳輸測(cè)量電流并測(cè)量電阻上的電壓降。

對(duì)于這種連接，需要使用4根導(dǎo)線，從而得出名稱。很合邏輯...

讓我們看一下圖來(lái)說(shuō)明4線連接：

您可能會(huì)想，“ 與2線制連接相比，這有什么區(qū)別？嗯，理想的電線和連接不會(huì)有任何區(qū)別，但是在現(xiàn)實(shí)世界中獲得理想的電線是非常困難的（不可能）。因此，在實(shí)踐中，由于導(dǎo)線和連接中所有未知的變化電阻， 這將帶來(lái)所有不同。

現(xiàn)在有單獨(dú)的專(zhuān)用線，它們將通過(guò)電阻傳遞準(zhǔn)確的電流。如果這些電線和連接中存在一定電阻，則沒(méi)關(guān)系，因?yàn)楣潭娏靼l(fā)生器仍將產(chǎn)生相同的準(zhǔn)確電流，并且電流通過(guò)這些連接電阻時(shí)不會(huì)改變。

此外，還有用于電壓測(cè)量的單獨(dú)電線，它們直接連接到要測(cè)量的電阻的分支。這些電壓測(cè)量線中的任何電阻都不會(huì)對(duì)電壓測(cè)量產(chǎn)生任何影響，因?yàn)檫@是非常高的阻抗測(cè)量。這些電線中實(shí)際上沒(méi)有電流，即使會(huì)有電阻，也不會(huì)引起任何電壓降，因此沒(méi)有錯(cuò)誤。

由于上述原因，即使所有連接線和連接中都存在電阻，四線連接也可以準(zhǔn)確測(cè)量連接的電阻（R）。

因此，四線連接是測(cè)量電阻或RTD傳感器的非常佳，非常準(zhǔn)確的方法。

較早的4線制測(cè)量圖的實(shí)用示意圖如下圖所示，其中增加了線和連接電阻（Rw）：

3線電阻測(cè)量

在實(shí)踐中，必須使用/安裝4條電線可能會(huì)很耗時(shí)/昂貴。4線連接有一個(gè)簡(jiǎn)化的修改，即3線連接。是的，您猜對(duì)了，它使用3條線。

盡管3線連接的精度不如4線連接，但如果所有3根線都相似，則連接非常緊密，遠(yuǎn)比2線連接差。因此，三線連接已成為許多工業(yè)應(yīng)用中的標(biāo)準(zhǔn)。

在3線連接中，我們的想法是刪除其中一根線，并假設(shè)所有線的電阻都相似。

現(xiàn)在，讓我們看一下3線連接的原理圖，其中包括線電阻：

在上面的示意圖中，下部只有一根導(dǎo)線。因此，下部連接使我們想起2線制連接，而較高的連接就像4線制連接。在較高的部分，電表可以補(bǔ)償導(dǎo)線電阻，就像在4線制連接中一樣。但是在下部，它無(wú)法補(bǔ)償導(dǎo)線（Rw3）的電阻。那么，連接如何工作？

電阻計(jì)具有內(nèi)部開(kāi)關(guān)，因此它可以首先僅測(cè)量上回路的電阻（Rw1 + Rw2的總和），然后將其結(jié)果除以2，得到這兩條線的平均電阻。然后，電表假定第三根導(dǎo)線（Rw3）的電阻與Rw1和Rw2的平均值相同。然后，它切換到正常連接（如圖所示）以測(cè)量已連接的阻抗R，并在測(cè)量結(jié)果中使用較早測(cè)量的導(dǎo)線電阻的結(jié)果。

謹(jǐn)記，只有當(dāng)所有3根導(dǎo)線和連接都具有相同的電阻時(shí)， 3線連接才是準(zhǔn)確的。 如果電線和連接電阻存在差異，則三線連接將導(dǎo)致錯(cuò)誤的測(cè)量結(jié)果。

3線制測(cè)量中的誤差可能是兩種方式（太高或太低），上海上儀股份公司具體取決于電纜和連接之間的電阻差。在工業(yè)應(yīng)用中，三線連接通常是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。它足夠精確，與理想的4線制測(cè)量相比，您需要使用的線數(shù)更少。