热电阻测温电桥一直以来是小白学习电桥的最大难点之一,也是很多工程师至今头痛的电路设计方法之一,所以本文将详谈热电阻测温电桥,希望对小伙伴们有所帮助。
一般来说,热电阻测温电桥可分为二线制接法、三线制接法、四线制接法。其中三线制接法和四线制接法是为了消除连接导线随环境温度变化而造成的测量误差。
1、二线制接法
①结构,如图所示,热电阻通过两根导线引入电桥的一个桥臂中。
②问题:热电阻中流过电流具有加热效应;工业用热电阻安装在生产现场,预期安装在控制室的指示仪表之间的引线很长,引线阻值随外界温度变化而变化不能忽略,势必造成较大的测量误差。
③解决方法:在设计电桥时,尽量使流过热电阻的电流降低,一般小于10mA;采用三线制和四线制的接法。
2、三线制接法
①结构:热电阻通过三根导线引入电桥中,其中两根导线分别接到热电阻所在的桥臂与其相邻的桥臂上,另外一根导线接到电桥的电源端。
②测量原理
当电桥平衡时,有(Rt+r)*R1=R2(R3+r)
可演化成:Rt=[(R2*R3)/R17]+[(R2/R1)-1]*r
若R1=R2;则Rt=R3,在这种情况下,连接线电阻r的变化对示数毫无影响。局限性是当Rt随温度变化较大时,该方法不能完全消除r变化对示数的影响。
③解决方法:四线制接法
3、四线制接法
①结构:热电阻通过四根导线引入电路中,其中两根导线接到电位差计,另外两根导线接到电源端。
②测量原理:
由恒流源供给已知电流I流过热电阻Rt,用电位差计测出其两端电压U,再利用欧姆定律可得:
Rt=U/IRt
其中:
IRt=[(Rv+2r)*I]/(Rt+Rv+2r);
Ir2=(Rt*I)/(Rt+Rv+2r);
由于Rv>>r且Rv>>Rt
则IRt=I;Ir=0。
因为电位差计不取电流,所以四根导线的电阻r对测量均无影响。
与电位差计配合的四线制测量热电阻是比较完善的方法,它不受任何条件的约束,总能消除连接导线电阻对测量的影响。
这里恒流源是关键,必须保证电流I的稳定不变,而且其值的精确度应该和Rt的测量精度相适应。
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