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熱電阻四線制、三線制、兩線制的區(qū)別對(duì)比分析

        傳感器結(jié)構(gòu)：
        傳感器電阻的變化值和連接線的電阻值共同構(gòu)成傳感器的輸出值。由于導(dǎo)線電阻帶來的附加誤差，實(shí)際測(cè)量值較高，對(duì)測(cè)量精度要求不高。場(chǎng)合，電線的長(zhǎng)度不宜過長(zhǎng)。
        三線制：
        要求三根引線具有相同的橫截面積和長(zhǎng)度。測(cè)量鉑電阻的電路一般是不平衡電橋。鉑電阻用作電橋的橋臂電阻，一根引線接在電橋上。另外兩個(gè)接在鉑電阻所在的橋臂和與之相鄰的橋臂上。當(dāng)電橋電路平衡時(shí)，線電阻的變化對(duì)測(cè)量結(jié)果沒有影響，從而消除了線電阻帶，但必須是全等臂橋，否則不可能*消除線電阻的影響.采用三線制會(huì)大大降低線電阻帶來的附加誤差，行業(yè)普遍采用三線制連接方式。
        四線制：
        當(dāng)測(cè)得的電阻值非常小時(shí)，測(cè)試線的電阻可能會(huì)引入很大的誤差。兩條額外的測(cè)試線用于四線測(cè)量以提供恒定電流，另外兩條測(cè)試線測(cè)量未知電阻的電壓降。在電壓表輸入阻抗足夠高的情況下，電流幾乎不流過電壓表，從而可以準(zhǔn)確測(cè)量未知電阻上的電壓降，并通過幾行計(jì)算電阻值。信號(hào)由幾行定義。
        電流輸出型變送器是將物理量轉(zhuǎn)換成4~20mA電流輸出，必須外接電源供電。典型的就是變送器需要兩根電源線，再加上兩根電流輸出線，一共要接4根線，稱為四線制變送器。
        當(dāng)然，電流輸出可以和電源共用一根線（常見的VCC或GND），這樣可以節(jié)省一根線，稱為三線制變送器。
        其實(shí)大家可能已經(jīng)注意到，4-20mA電流本身就可以為發(fā)射器供電，如圖1所示。發(fā)射器相當(dāng)于電路中的一個(gè)特殊負(fù)載。特殊之處在于變送器的功耗電流根據(jù)傳感器輸出在 4 到 20 mA 之間變化。顯示儀表只需接入電路即可。該變送器只需要 2 根外部線，所以稱為兩線制變送器。工業(yè)電流環(huán)的標(biāo)準(zhǔn)下限是4mA，所以只要在范圍內(nèi)，變送器至少有4mA的供電。這使得兩線傳感器的設(shè)計(jì)成為可能。
        在工業(yè)應(yīng)用中，測(cè)量點(diǎn)一般在現(xiàn)場(chǎng)，顯示設(shè)備或控制設(shè)備一般位于控制室或控制柜內(nèi)。兩者之間的距離可能有幾十米到幾百米。以100米距離計(jì)算，省去2根信號(hào)傳輸線，意味著成本降低近100元！另外，四線制變送器和三線制變送器由于導(dǎo)線中的電流不對(duì)稱，必須使用昂貴的屏蔽線，而兩線制變送器可以使用非常便宜的雙絞線導(dǎo)體，所以在應(yīng)用兩線制變送器時(shí)必須是shou選。
        熱電阻有兩線制、三線制和四線制。
        兩線制無線路電阻補(bǔ)償，接線簡(jiǎn)單，但必須引入引線電阻的附加誤差。因此，不宜制造*精度的熱電阻，使用時(shí)引線不宜過長(zhǎng)。
        三線制：
        有線路電阻補(bǔ)償，可消除引線電阻的影響，測(cè)量精度高于兩線制。作為過程檢測(cè)元件，它是應(yīng)用廣泛的。
        四線制：
        在熱電阻的根部?jī)啥朔謩e連接兩根導(dǎo)線的方法稱為四線制，其中兩根導(dǎo)線為熱電阻提供恒定電流I，將R轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)U，然后通過另外兩條引線將 U 引向 PLC。這種引線方式可以*消除引線電阻的影響，但成本較高，主要用于高精度溫度檢測(cè)。在變送器、傳感器、流量計(jì)等中也有兩線制和四線制。
        兩線制是信號(hào)和電源相結(jié)合的方式，目前的儀表都采用這種方式。 Electric Technology Alliance 5r/r 6l-T6c7`$L8})s 四線制，電源和信號(hào)分離，如大功率發(fā)射器，220VAC給發(fā)射器的放大板供電，差動(dòng)變壓器將微位移信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，放大板將其轉(zhuǎn)換成0-10mA的恒流源送至二次儀表或DCS系統(tǒng)，現(xiàn)已淘汰。
        問題：在差壓/力傳感器和流量計(jì)的性能參數(shù)中，經(jīng)常出現(xiàn)輸出信號(hào)：兩線制（4～20）毫安，三線制（0~10）毫安。問題是，什么是兩線制和三線制，有什么區(qū)別？怎么接線？
         2線制的優(yōu)點(diǎn)是接線簡(jiǎn)單，只適用于功率較小的初級(jí)傳感器，如：壓力變化、差壓變化、溫度變化、電容式液位計(jì)、射頻導(dǎo)納、電磁流量計(jì)、渦街流量計(jì)等等。傳感器本身的功耗是從兩線制獲得的，必然會(huì)影響其負(fù)載能力。
        由于4線制將電源和電源分開，所以機(jī)器的功率與信號(hào)功率無關(guān)。適用于大功率傳感器，比如超聲波（因?yàn)樵黾恿丝垢蓴_能力，所以傳輸電源的功率會(huì)很大，所以在選擇這個(gè)產(chǎn)品的時(shí)候盡量使用4線， 2線一般抗干擾能力弱），不能做成2線，只能4線，即2個(gè)工作電源，輸出2。
        問：為什么兩線制儀表信號(hào)的起始零點(diǎn)是4mA而不是0mA？
        由于采用兩線制傳輸，即傳輸單元的供電電流作為信號(hào)，傳輸單元需要一定的靜態(tài)工作電流，所以信號(hào)下限不能選擇為0mA。根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)，電流信號(hào)的下限為4mA，即所謂的“帶電”零點(diǎn)。儀器零點(diǎn)為4mA，比0mA更安全，便于區(qū)分儀器是斷電還是指示最小。使用電流信號(hào)的原因是它不易被干擾。并且電流源的內(nèi)阻是無限大的，回路中串聯(lián)的導(dǎo)線電阻不影響精度，在普通雙絞線上可以傳輸數(shù)百米。 20mA的上限是出于防爆的要求：20mA電流通斷所產(chǎn)生的火花能量不足以點(diǎn)燃?xì)怏w。下限不設(shè)置為0mA的原因是為了能夠檢測(cè)斷線：正常工作時(shí)不會(huì)低于4mA。當(dāng)輸電線路因故障而斷開時(shí)，回路電流會(huì)下降到0。常取2mA作為斷線報(bào)警值。