3線式RTD量測(3Wire RTD Sensor)

1.關於

常見的RTD量測除了2線式(分壓量測)、4線式量測(Kelvin measurement)外還存在一種比較折衷的量測方式,即為三線式量測法,2線式其因容易受線阻(導線長度阻抗不同)影響而不常被廣泛使用,然而4線式量測雖可完整消除由線阻所引起的量測誤差,但也因為量測成本較高故通常也僅有較高級的使用場所才比較被廣泛使用,如實驗室等,而一般市面上所盛行的溫度感測大多均為3線式量測。

2.原理

三線式量測的方法是於RTD一端接入一條引線,另外一端接入兩條引線,在生產過程中較為簡單,在量測原理上一樣可採用定電流方式量測,由兩頭引線出入電流,由第三條引線回饋補償導線電壓,藉以消除導線所引起的電壓降(如同2線是相同問題),故在使用3線式量測時,通常導線長度必須盡可能的以相同長度下去施做,如電流輸入兩導線長度不一的時候,第三條導線便失去抵銷作用。

換句話說,三線式感測器由電流激發(+)輸出至電流迴路(-)這一路徑,可以不線長度,但是正端與負端導線必須相等長度,這個可由模擬電路中看到結果。

由模擬電路中,我們使用了100R作為RTD的待測電阻,使用3線式量測方式進行,分別為Rw1~3,假定模擬阻抗相同情況下,RTD電壓可由V1-V2得到1000mV電壓,透過Rw3迴路,我們可以量測到RTD電壓+Rw1電壓,也可以透過Rw3迴路量測到Rw3與Rw2端的電壓,也就是RTD電壓-Rw1電壓,故如Rw2與Rw1線阻如不相同的話,即會破壞電壓抵銷的機制。

假設Rw1與Rw2不相等的情況則會發現V1-V2已經不等於1000mV,所以在使用3線式量測的時候,Rw1、Rw2的導線長度相等是非常重要的,在使用時切記勿亂隨意裁切導線長度。

模擬電路傳送連結

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