电阻测量方法比较

热电阻测量方法比较热电阻测量方法比较 热电阻的接线方法有两线 三线 四线制接线方法 热电阻温度测量方法 从设计的角度着重考虑热电阻导线电阻引起的误差 热电阻到仪表的距离是不 确定的 也就是导线的电阻是不确定的 而导线电阻直接引来温度测量误差 例如 对于 Pt100 热电阻 0 38 相当 1 度 可见导线电阻误差不可忽视 两线制测量法两线制测量法 热电阻常规测量采用两线制热电阻测量方法 通过施加恒定的电流将电阻 值变为电压值进行测量 如图 1 图 1 两线制测量热电阻原理 R 为待测热电阻 r 为导线电阻 ui为引线电压 则测得总电阻为 Z R 2r ui I 所以当 R r 时 ZR ui I 在测量精度要求不高的场合 可以 忽略导线电阻及温度的影响 该方法可以测出待测电阻的近似值 R 在温度影 响下发生 R 的变化时 R R R 测量误差为 1 1 2 2 100 若预先测量出导线的电阻 折合成温度后在测量结果中扣除 可以得到一 种粗略的补偿值 因此两线制热电阻测量方法主要受两方面的影响 引线电阻 和温度漂移 三线制测量法三线制测量法 三线制热电阻测量如图 2 在电桥中 在不考虑线路电阻 r 时 电桥的输出 为 VG 考虑线路电阻时 电桥输出为 VG 1 3 2 3 1 3 2 3 假设电桥在 Rt Rx时电桥平衡 即 R2Rx R1R3 且满足桥臂电阻 R1 R2 R3 Rx R 当 Rt发生 R 变化时 即 Rt R R 可计算出此时电桥因 线路电阻 r 的存在造成的误差为 恒流源 调理电路A D 转换微控制器 U R r r ui 2 2 4 2 2 100 由上述 1 2 在 Rt变化一定范围内有 0 所以三线制测量方 1 2 法在一定程度上减少热电阻测量误差 但又由 2 式可以看出导线电阻 r 影响 Rt的测量结果 并且无法通过调零电路完全消除 图 2 三线制测量热电阻原理 恒压分压式三线制测量法恒压分压式三线制测量法 恒压分压式三线制测量热电阻原理图如图 3 该方法可以排除导线电阻的干 扰 其中 Rt为待测热电阻 r 为导线等效电阻 VR为基准参考电压 VAD是 A D 转换器的参考电压 为电压放大倍数 图 3 恒压分压式三线制测量热电阻原理 由欧姆定律 Rv r Rt r 路中电流为 3 2 测量端分别指向 V1 V2 端时 V1 I 2r Rt V2 I r Rt 4 由以上关系式得 Rt Rv 2V1 V2 VR V2 5 由式 5 可以看出 在已知 Rv和 VR的情况下 欲求 Rt只需测出 V2和 V1 而与 导线电阻 r 没有关系 且测量精度只取决于 Rv的精度与 V1 V2 的测量精度 在电桥法中无法消除的导线电阻在恒压分压式三线制方法中被完全消除 对于 Rv 与 精确取值 诸多文献中均有所涉及 此处从略 四线制测量法四线制测量法 四线制测量电阻原理图如图 4 该原理采用电流 电压法 在 4 个测量端 子中 有一对 2 3 为电流端子 提供一恒定电流 通过待测电阻 Rt 并在 该电阻上产生一电压 V 另一对 1 4 为电压测量端子 用来窗帘电阻 R 上电 压 V 此时由欧姆定律知待测电阻 R 之值为 Rt V I 图 4 四线制测量电阻原理 采用四线制电阻测量方式的目的是消除测量表与待测电阻间连接线电阻的 影响 从图 4 可见 由于数字表电压测量端的输入阻抗很高 通常大于 10M 测量表提供的电流 几乎完全流过待测电阻 Rt 而测得的电压也完全取自电阻 R 的两端 因此通过计算得到的 R 不会受到连接线电阻的影响 该方法不能消除导线电阻误差 适合不需要精确温度测量的场合 使用时可以 1 2 测 量 表 3 4 V Rt I 四线制热电阻测量方法能够完全消除导线电阻的误差 适合实验室内进行精密的电阻 测量使用 由于导线比较多 在工业测量中感觉比较复杂 一般不采用四线制测量方法 三线制热电阻测量方法是比较常用的方法 既能消除导线电阻误差 接线也比较简单 是比较专业的温度测量方法 消除导线电阻的前提是 三根导线是相同的材质 相同的线 径 相同的长度 下面三种接线方法 测量效果完全不同 第