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引线电阻对 RTD温度传感器的影响
2021-09-08

引线电阻对 RTD温度传感器的影响 维连温度传感器引线电阻对 RTD温度传感器 的影响

RTD通常使用连接到铂元件的铜引线。这些引线通常靠近元件连接并彼此靠近(以便两个结点处于相同温度),以防止塞贝克电压也影响测量。

但是,铜导线的电阻仍然会对测量产生负面影响,尤其是在 RTD 温度传感器元件与测量仪器距离较远的情况下,或者在使用两线式 RTD 传感器的情况下。长铜引线的电阻增加也会降低 RTD 温度传感器信噪比,尤其是在使用低电阻 RTD 元件时。仅使用三线四线RTD 传感器可最大限度地减少引线电阻的负面影响,当耦合到兼容仪器时,可补偿引线电阻误差。

例如,请注意铜线的电阻在 25°C 附近变化约 0.4%/°C。类似地,铂RTD 元件的变化率为 0.00385Ω/Ω/°C,或 0.385%/°C 接近 25°。

请注意,30 AWG 铜线约为 0.105Ω/英尺。因此,具有 30 AWG 引线的 100 英尺长、两线、100Ω 铂 RTD 温度传感器元件将具有 10.5Ω/引线或 21Ω 的传感器回路 IR 压降。对于 0-100°C 的温度跨度,这表示元件电阻有 38.5Ω 的变化。

因此,在2 线配置中,引线贡献 21Ω/38.5Ω 或高达 55% 的误差。此外,由于铜电阻的温度系数在 0.4%/°C 与 0.385%/°C 时略大于铂,因此引线电阻随温度的增长将超过铂元件的增长,导致误差实际增长为温度升高。

当然,更宽的温度跨度会降低该误差,但即使跨度为 0-500°C (100-280.98Ω)、21/180.98 或 12%,它仍然很重要。最重要的是,两线式 RTD 温度感器可能仅在 RTD 温度传感器靠近测量仪器时才有用。

对于没有补偿的 2 线传感器来说,引线电阻主要是一个问题。一些仪器确实通过允许您输入测量的引线电阻作为仪器配置的一部分来粗略地补偿两线传感器。

然而,这仅在引线保持恒定温度时有效,因为环境温度的变化会改变引线的电阻。当传感元件具有高电阻而引线具有低电阻时,或者当传感器靠近仪器时,两线传感器连接可能没问题,但应仔细考虑。

要计算未补偿的两线传感器连接可能产生的误差,请将两条延长线的长度乘以其每单位长度的电阻。然后将此电阻除以元件的灵敏度(其 TCR)以近似误差。
例如,距离仪器 100 英尺并使用 24AWG 延长线 (26.17Ω/1000 英尺) 接线的两线 Pt RTD (α=0.0038500Ω/Ω/°C) 可能会导致以下近似误差:

(2*100ft*26.17Ω/1000ft) / 0.385Ω/°C

= 5.234Ω/0.385Ω/°C

=13.59°C

这等同于以引线的电阻值和通过它除以灵敏度的元件的(灵敏度= R0 *α

= 100Ω*0.00385Ω/Ω/°C

= 0.385Ω/°C)。

 

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