华中科技大学 测控技术与系统实验报告

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八、思考题

请分析、推导和说明三线制、四线制接法是如何消除导线电阻的影响的

答:如上图所示:由于热电阻本身的阻值较小,随温度变化而引起的电阻变化值更小,例如,铂电阻在零度时的阻值 R0=100Ω,铜电阻在零度时 R0=100Ω。因此,在传感器与测量仪器之间的过长的引线的电阻R11、R12会引起较大的测量误差。在实际应用时,通常采用所谓的三线或四线制的方式,上图电路中公式推导如下:

而三线制的电路如下图所示。这是热电阻最实用的接入电路,可得到较高的测量精度。图中的两个 R 是固定电阻。Rr 是为保持电桥平衡的电位器。三线制的接入电路由于考虑了引线电阻和接触电阻带来的影响。Rl1、 Rl2 和 Rl3 分别是传感器和驱动电源的引线电阻,一般说来,Rl1 和 Rl2 基本上相等,而 Rl3 不引入误差。所以这种接线方式可取得较高的精度。(计算公式:Rt=R3R1/R2+R1r/R2-r)。在热电阻的根部的一端连接一根引线,另一端连接两根引线的方式称为三线制,这种方式通常与电桥配套使用,两个导线分别接在电桥的两个桥背上,另一根线接在电桥的电源上,消除了引线电阻的误差。可以较好的消除引线电阻的影响,是工业过程控制中的最常用的引线电阻。

而四线制的电路如下图所示。这是热电阻最高精度的接入电路。

图中 Rl1、Rl2、Rl3 和 Rl4 都是引线电阻和接触电阻。Rl1 和 Rl2 在恒流源回路,不会引入误差。Rl3 和 Rl4 则在高输入阻抗的仪器放大器的回路中,也不会带来误差。在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制,其中两根引线为热电阻提供恒定电流 I,把 R 转换成电压信号 U,再通过另两根引线把 U 引至二次仪表。(计算公式:Rt=V0/I )

九、实验总结

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