电阻测量;2、3或4线连接-它是如何工作的，使用哪一种?

在这篇博客文章中，我解释了电阻或RTD仪表是如何工作的，以及2、3和4线连接之间的区别。

也许你知道在电阻和RTD(电阻温度检测器)测量中，你可以使用2、3或4根电线，但也许你真的不记得它们之间的区别，或者这些连接是如何工作的。承认这一点很尴尬，我知道。但是别担心，我会解释这些东西是如何工作的。读一读，你就知道了。我们不必告诉任何人你是从我这里学来的，这是我们之间的秘密……: -)

在这篇博客文章中，我简要地解释了电阻或RTD仪表的工作原理以及2、3和4线连接之间的区别。我希望这些信息能帮助你在工作中实践。

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让我们开始挖掘-电阻/RTD仪表是如何工作的?

让我们从地基开始建造。在讨论导线的数量之前，我们先来看看电阻计是如何工作的。

首先:电阻计实际上并不直接测量电阻。什么?

电阻计正常工作的方式是通过发送一个小的，精确的电流通过被测量的电阻，然后测量电阻上形成的压降。当它知道电流和电压后，我们的老朋友欧姆定律，就能解决剩下的问题。欧姆定律说电阻是电压除以电流，或者R = u / i．

例如，如果有1 mA (0.001 a)电流通过电阻，并且电阻上有0.100 V的压降，则电阻为R=U/I = 0.100 V / 0.001 a = 100欧姆。

因此，电阻计实际上是通过测量电流和电压来测量电阻的。

通常，测量电流约为1 mA，因此如果测量100欧姆的电阻，电阻上将有0.1 V的压降。较高的电阻范围将使用较小的测量电流。通常，温度变送器使用约0.2 mA的电流。我见过电流从0.1 mA到几mA的变送器。而且电流并不总是直流电流，但也可以是脉冲电流。

由于功耗的原因，测量电流会在RTD探头中引起自热，特别是在与周围环境热连接差的小RTD元件中。因此，测量电流应保持低。关于RTD探测器的更多信息在另一篇文章中…

电阻测量装置本身当然必须确切地知道它使用的电流是多少，才能正确地进行计算。

也许是时候用图表来解释这一点了:

在上图中，“电阻计”框对应一个电阻(或RTD)计。这两个黑点和连接点，“R”是你想测量的电阻。

上面的图片是用2线连接，因为只有两根电线(测试引线)被用来连接电阻。在上图中，导线是理想的，没有电阻。但在实际操作中，所有的导线和测试引线都有一些电阻，而触点也总会有电阻。

因此，如果我们考虑导线和连接点的电阻(Rw)来说明一个实际的两线连接，我们会得到下面的实际原理图:

在实践中，这里的大问题是电阻计现在测量的总电阻是“待测电阻”和导线和连接中的所有电阻的组合(串联连接)。

仪表看到的是Uw + Ur + Uw的和，尽管它只希望看到Ur。因此，电阻计指示的电阻是R和所有连接电阻的组合。

因此，结果中有一个错误。

测量总是太高。根据电线和连接的不同，这可能会导致测量中的巨大误差。在电线长、连接差的情况下，误差可达数欧姆(甚至无穷大)。但即使使用高质量的测试引线和夹子，也总会有一些错误。

如果您想进行可靠和准确的电阻(或RTD)测量，永远不要使用2线连接。

如何从2线测量中消除这些误差?

最好的答案是使用4线连接。让我们看下一个。

四线电阻测量

使用4线连接，其思想是有单独的线来传递测量电流，并测量电阻上的压降。

对于这种连接，需要4根电线，因此得名。漂亮的逻辑……

让我们看一张图来说明4线连接:

你可能想知道，”与2线连接相比，这有什么不同?“嗯，理想的电线和连接不会有任何区别，但在现实世界中很难(不可能)得到理想的电线。所以，在实践中，导线和连接处有各种未知的变化电阻，这将使一切都不一样。

为什么呢?这就是我来这里的原因

现在有单独的专用电线，将通过电阻传递准确的电流。如果在这些电线和连接中存在一些电阻，也没关系，因为固定电流发生器仍然会产生相同的精确电流，并且当电流通过这些连接电阻时，电流不会发生变化。

此外，还有单独的电压测量电线，直接连接到待测电阻的腿上。这些电压测量导线中的任何电阻都不会对电压测量产生任何影响，因为这是一种非常高的阻抗测量。这些电线中几乎没有电流，即使有电阻，也不会引起任何电压降，因此没有误差。

由于上述原因，4线连接可以准确测量连接电阻(R)，即使在所有的连接线和连接中都会有电阻。

因此，4线连接是测量电阻或RTD传感器的最佳和最准确的方法。

之前的4线测量图的实际原理图如下图所示，添加了导线和连接电阻(Rw):

三线电阻测量

实际上，必须使用/安装4根电线可能有点费时/昂贵。4线连接有一个简化的修改，就是3线连接。是的，你猜对了，它用了3根线。

虽然3线连接不如4线连接准确，但如果所有3线都相似，则非常接近，而且远比糟糕的2线连接好。因此，3线连接已经成为许多工业应用的标准。

在三线连接中，我们去掉一根电线，假设所有电线的电阻都是相似的。

现在，让我们看看3线连接的原理图，包括线电阻:

在上面的示意图中，下部只有一根电线。所以，下部的连接让我们想起了2线连接，而上部的连接就像4线连接。在较高的部分，仪表可以补偿导线电阻，如四线连接。但在下部，它没有办法补偿导线(Rw3)电阻。

那么，这种联系是如何工作的呢?

电阻计有内部开关，所以它可以先测量上层回路的电阻(Rw1+Rw2的总结)，然后将结果除以2，得到这两根导线的平均电阻。然后仪表假设第三根导线(Rw3)的电阻与Rw1和Rw2的平均值相同。然后切换到正常连接(如图所示)，测量连接的阻抗R，并在测量结果中使用之前测量的导线电阻的结果。

记住这一点很好只有当所有的3根导线和连接具有相同的电阻时，3线连接才是准确的。如果导线电阻和连接电阻存在差异，那么3线连接将导致测量结果错误。3线测量的误差可以是任何一种(过高或过低)，取决于电缆和连接之间的电阻差。

在工业应用中，3线连接往往是一个很好的折衷方案;它足够精确，你需要使用比完美的4线测量少一根线。

结论

有几件事要记住:

• 校准RTD电阻时，如果可能，使用4线连接。
• 当然，当您校准配置为3线测量的RTD温度变送器时，您需要使用3线。确保你用了3根相似的电线，并且你做了良好的接触。
• 在使用连接到RTD变送器的3线RTD探头时，请确保所有3线都与变送器螺钉保持良好接触。
• 在校准中使用RTD参考探头时，请确保始终使用4线连接。
• 永远不要使用2线电阻测量任何你需要准确。当然，它可以用于故障排除和粗略测量。

我希望这篇文章对你有用。

与往常一样，请评论并将您希望在未来在此博客中阅读的关于良好校准相关主题的想法发送给我们。

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最后……

哎呀，我忘了说Beamex了。请现在就去买一些Beamex的东西!…,-)

谢谢,

海基