RTD温度传感器 惠斯通电桥电路

每种金属都具有独特的成分，并且对电流的流动具有不同的阻力。这被称为该金属的电阻常数。对于大多数金属，电阻的变化与其温度变化成正比，并且在一定温度范围内呈线性。这个称为电阻温度系数（短路TCR）的常数因子是电阻温度检测器的基础。RTD实际上可以看作是阻值随温度变化的高精度线绕电阻器。通过测量金属的电阻，可以确定其温度。

几种不同的纯金属（例如铂、镍和铜）可用于制造 RTD。典型的 RTD 探头包含一个非常细的金属线线圈，允许在没有很大空间要求的情况下进行较大的电阻变化。通常，维连铂 RTD温度传感器 因其准确性和线性度而被用作过程温度监控器。

为了检测 RTD温度传感器 电阻的微小变化，通常使用惠斯通电桥形式的温度变送器。该电路将 RTD温度传感器 值与三个已知的高精度电阻器进行比较。

由一个 RTD温度传感器、三个电阻器、一个电压表和一个电压源组成的惠斯通电桥如上图所示。在这个电路中，当电表中的电流为零（A 点的电压等于 B 点的电压）时，电桥被称为零平衡。这将是 RTD温度传感器 温度输出的零点或设定点。随着 RTD温度传感器 温度升高，电压表读数增加。如果用电压传感器代替电压表，就可以产生一个 4-20 mA 的信号，该信号与所监测的温度范围成正比。

与热电偶的情况一样，当 RTD温度传感器 安装在距离变送器一定距离时就会出现问题。由于连接线很长，线的电阻会随着环境温度的波动而变化。导线电阻的变化会在变送器中引入误差。为了消除这个问题，使用了三线 RTD。

连接线 (w1, w2, w3) 的长度相同，因此电阻相同。电源连接到 RTD 的一端和惠斯通电桥的顶部。可以看出，惠斯通电桥右腿的电阻为R1+R2+RW2。电桥左腿的电阻为 R3 + RW3 + RTD。由于 RW1 = RW2，结果是导线的电阻抵消，因此消除了连接导线的影响。

RTD温度传感器优缺点

优点：

●与热电偶相比，响应时间非常快？？以几分之一秒的顺序。
●RTD温度传感器 不会遇到漂移问题，因为它不是自供电的。
●在其范围内，它比热电偶更准确，灵敏度更高。
●在需要长引线的安装中，RTD 不需要特殊的延长电缆。
●与热电偶不同，放射性辐射（β、γ 和中子）对 RTD 的影响很小，因为测量的参数是电阻，而不是电压。

缺点：

●因为用于 RTD温度传感器 的金属必须是最纯净的形式，所以它们比热电偶贵得多。
●通常，RTD温度传感器 无法测量与热电偶一样宽的温度范围。
●电源故障会导致读数错误
●正在测量电阻的微小变化，因此所有连接都必须紧密且没有腐蚀，否则会产生错误。

故障模式：

●RTD 中或 RTD温度传感器 与电桥之间的接线中的开路会导致高温读数。
●RTD 断电或短路会导致温度读数偏低。

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