熱電阻四線(xiàn)制、三線(xiàn)制、兩線(xiàn)制的區別對比分析

        傳感器結構：
        傳感器電阻的變化值和連接線(xiàn)的電阻值共同構成傳感器的輸出值。由于導線(xiàn)電阻帶來(lái)的附加誤差，實(shí)際測量值較高，對測量精度要求不高。場(chǎng)合，電線(xiàn)的長(cháng)度不宜過(guò)長(cháng)。
        三線(xiàn)制：
        要求三根引線(xiàn)具有相同的橫截面積和長(cháng)度。測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(xiàn)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。當電橋電路平衡時(shí)，線(xiàn)電阻的變化對測量結果沒(méi)有影響，從而消除了線(xiàn)電阻帶，但必須是全等臂橋，否則不可能*消除線(xiàn)電阻的影響.采用三線(xiàn)制會(huì )大大降低線(xiàn)電阻帶來(lái)的附加誤差，行業(yè)普遍采用三線(xiàn)制連接方式。
        四線(xiàn)制：
        當測得的電阻值非常小時(shí)，測試線(xiàn)的電阻可能會(huì )引入很大的誤差。兩條額外的測試線(xiàn)用于四線(xiàn)測量以提供恒定電流，另外兩條測試線(xiàn)測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(guò)電壓表，從而可以準確測量未知電阻上的電壓降，并通過(guò)幾行計算電阻值。信號由幾行定義。
        電流輸出型變送器是將物理量轉換成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(xiàn)，再加上兩根電流輸出線(xiàn)，一共要接4根線(xiàn)，稱(chēng)為四線(xiàn)制變送器。
        當然，電流輸出可以和電源共用一根線(xiàn)（常見(jiàn)的VCC或GND），這樣可以節省一根線(xiàn)，稱(chēng)為三線(xiàn)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)射器相當于電路中的一個(gè)特殊負載。特殊之處在于變送器的功耗電流根據傳感器輸出在 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(xiàn)，所以稱(chēng)為兩線(xiàn)制變送器。工業(yè)電流環(huán)的標準下限是4mA，所以只要在范圍內，變送器至少有4mA的供電。這使得兩線(xiàn)傳感器的設計成為可能。
        在工業(yè)應用中，測量點(diǎn)一般在現場(chǎng)，顯示設備或控制設備一般位于控制室或控制柜內。兩者之間的距離可能有幾十米到幾百米。以100米距離計算，省去2根信號傳輸線(xiàn)，意味著(zhù)成本降低近100元！另外，四線(xiàn)制變送器和三線(xiàn)制變送器由于導線(xiàn)中的電流不對稱(chēng)，必須使用昂貴的屏蔽線(xiàn)，而兩線(xiàn)制變送器可以使用非常便宜的雙絞線(xiàn)導體，所以在應用兩線(xiàn)制變送器時(shí)必須是shou選。
        熱電阻有兩線(xiàn)制、三線(xiàn)制和四線(xiàn)制。
        兩線(xiàn)制無(wú)線(xiàn)路電阻補償，接線(xiàn)簡(jiǎn)單，但必須引入引線(xiàn)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(xiàn)不宜過(guò)長(cháng)。
        三線(xiàn)制：
        有線(xiàn)路電阻補償，可消除引線(xiàn)電阻的影響，測量精度高于兩線(xiàn)制。作為過(guò)程檢測元件，它是應用廣泛的。
        四線(xiàn)制：
        在熱電阻的根部?jì)啥朔謩e連接兩根導線(xiàn)的方法稱(chēng)為四線(xiàn)制，其中兩根導線(xiàn)為熱電阻提供恒定電流I，將R轉換成電壓信號U，然后通過(guò)另外兩條引線(xiàn)將 U 引向 PLC。這種引線(xiàn)方式可以*消除引線(xiàn)電阻的影響，但成本較高，主要用于高精度溫度檢測。在變送器、傳感器、流量計等中也有兩線(xiàn)制和四線(xiàn)制。
        兩線(xiàn)制是信號和電源相結合的方式，目前的儀表都采用這種方式。 Electric Technology Alliance 5r/r 6l-T6c7`$L8})s 四線(xiàn)制，電源和信號分離，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轉換成電信號，放大板將其轉換成0-10mA的恒流源送至二次儀表或DCS系統，現已淘汰。
        問(wèn)題：在差壓/力傳感器和流量計的性能參數中，經(jīng)常出現輸出信號：兩線(xiàn)制（4～20）毫安，三線(xiàn)制（0~10）毫安。問(wèn)題是，什么是兩線(xiàn)制和三線(xiàn)制，有什么區別？怎么接線(xiàn)？
         2線(xiàn)制的優(yōu)點(diǎn)是接線(xiàn)簡(jiǎn)單，只適用于功率較小的初級傳感器，如：壓力變化、差壓變化、溫度變化、電容式液位計、射頻導納、電磁流量計、渦街流量計等等。傳感器本身的功耗是從兩線(xiàn)制獲得的，必然會(huì )影響其負載能力。
        由于4線(xiàn)制將電源和電源分開(kāi)，所以機器的功率與信號功率無(wú)關(guān)。適用于大功率傳感器，比如超聲波（因為增加了抗干擾能力，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(xiàn)， 2線(xiàn)一般抗干擾能力弱），不能做成2線(xiàn)，只能4線(xiàn)，即2個(gè)工作電源，輸出2。
        問(wèn)：為什么兩線(xiàn)制儀表信號的起始零點(diǎn)是4mA而不是0mA？
        由于采用兩線(xiàn)制傳輸，即傳輸單元的供電電流作為信號，傳輸單元需要一定的靜態(tài)工作電流，所以信號下限不能選擇為0mA。根據國際電工委員會(huì )的標準，電流信號的下限為4mA，即所謂的“帶電”零點(diǎn)。儀器零點(diǎn)為4mA，比0mA更安全，便于區分儀器是斷電還是指示最小。使用電流信號的原因是它不易被干擾。并且電流源的內阻是無(wú)限大的，回路中串聯(lián)的導線(xiàn)電阻不影響精度，在普通雙絞線(xiàn)上可以傳輸數百米。 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)燃氣體。下限不設置為0mA的原因是為了能夠檢測斷線(xiàn)：正常工作時(shí)不會(huì )低于4mA。當輸電線(xiàn)路因故障而斷開(kāi)時(shí)，回路電流會(huì )下降到0。常取2mA作為斷線(xiàn)報警值。