请教一个关于三线制比二线制有优势的问题-专业自动化论坛-中国工控网论坛

请教一个关于三线制比二线制有优势的问题点击：5559 | 回复：16

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发表于：2013-11-18 12:17:47

楼主

网上看到一个热电阻例子，利用的是惠斯通电桥接法测量的，对比了二线和三线的接法感觉并没有像网上描述的那样可以消除误差，如下图

二线制中是因为导线的电阻r，U=[1/2-R/(R+2r+RTD)]Uc因为r的关系影响了热电阻的精度，但引入了三线制之后感觉并没有消除导线带来的对测量精度的影响，理想化一点忽略掉C导线上的电阻影响,则U=[R/(2R+r)-R/(R+r+RTD)]，导线的电阻r对测量不是还是有影响的吗？比如不同现场的导线长度不同则，r的值也不一样？优势在哪呢？

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sbkkan

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发表于：2013-11-18 12:50:52

1楼

这差异是非常明显的，我们可以看在零的时候误差

在零时，RTD=R

三线制的测量电压为U=[R/(2R+r)-R/(R+r+R)]*Uc=0

二线制的测量电压为U=[1/2-R/(2R+2r)]*Uc=1/2Uc*r/(R+r)=1/2Uc*r/R，误差和r/R成正比，这时如果热电阻是PT100，导线电阻r是1欧姆，那么零点就存在误差1%

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okyouandme

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发表于：2013-11-18 12:59:39

2楼

回复内容：

对： sbkkan 这差异是非常明显的，我们可以看在零的时候误... 内容的回复！

这个可以理解，但在非零点运行时，感觉三线制并没有消除因为导线电阻引起的误差呢？

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sbkkan

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发表于：2013-11-18 13:44:02

3楼

非零点时，随着RTD的增大，r的影响会减小，但是在测量低温的时候反而误差增大。二线制的时候总是存在着r对测量的误差影响，特别是低温测量越明显，而三线制是最大限度的抵消了r的影响。

假如RTD是100欧姆 PT0.00385，测量温度为100°，这时RTD=138.5 桥臂电阻R=100，导线电阻r=1

理论测量电压[1/2-100/(100+138.5)]*Uc=0.0807Uc

二线制的测量电压[1/2-100/(100+138.5+2)]*Uc=0.0842Uc

三线制的测量电压[100/201-100/(100+138.5+1)]*(100/101)Uc=0.0792Uc 考虑r对测量电压的影响

从上面可以看出二线制存在+4.3%的系统误差，三线制存在-1.9%的系统误差。

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okyouandme

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发表于：2013-11-18 14:49:01

4楼

OK 只是减少影响听你这么解释我也理解了

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sbkkan

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发表于：2013-11-18 16:28:11

5楼

还有四线制，可以进一步减少C点r的影响，四线制按照刚才的计算，系统误差应该在1.5%以内

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wyb2866255－－-王者之师

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发表于：2013-11-18 20:02:25

6楼

见下面3种情况的MN二点间的电压推导：

上面的公式（1）为引线电阻=0的理想公式，其UMN值不含有引线电阻r，公式（2）为二线制的UMN值，显然UMN值含有引线电阻r的影响因素。而公式（3）为三线制的UMN值，虽线路含有内阻r，但UMN值没有r,显然三线制连线可消除引线电阻的硬性因数。。

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王者之师军团---ascent522

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发表于：2013-11-18 20:12:55

7楼

感谢分享啊……，学习了。

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okyouandme

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发表于：2013-11-19 00:48:08

8楼

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对： sbkkan 还有四线制，可以进一步减少C点r的影响，四线制按照刚才... 内容的回复！

哦能分享下四线制的连线图不？以前我单位有个四线测试的仪器，就是没用桥式电路，两根线加激励，两个线测电压的，感觉误差很小

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okyouandme

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发表于：2013-11-19 01:16:43

9楼

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对： wyb2866255－－-王者之师见下面3种情况的MN二点间的电压推导：上面的公式（... 内容的回复！

你的假设是建立在r<<R或者Rb上的，R自然可以做的很大，但Rb未必，一楼那位朋友举了个100欧姆的RTD例子，个人理解要使电表灵敏，R也不能比Rb大太多，否则Rb变化时电表示数变化不明显。如果导线长了，或者接线端子没拧好，r自然大了（比如大到1欧姆），就会对因RTD的变化引起的电桥平衡精度产生影响了，所以还是存在误差的，只是相对二线制来说小了点。。。。

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sbkkan

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发表于：2013-11-19 09:12:11

10楼

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对： okyouandme 回复内容：对： wyb2866255－－-王者之师 ... 内容的回复！

四线制热电阻.jpg

关于上面的说法是建立在电桥测量的基础上的误差，我上面关于四线制的说法是错误的，实际上普通的测量仪表还是沿用电桥法进行测量的，只有二线制和三线制，误差同上计算，电桥法无四线制接法。

像PLC温度模块，内部是用恒流源法进行测量的，也就是对外接热电阻施加恒定电流进行测量的，这样的测量二线制误差最大，三线制小，四线制理论系统误差为0。

如图所示，插件右侧是模块内部等效图，左侧是热电阻等效图。恒流源法测量模块内部是一个恒流源和一个高阻抗差模运算放大器，两个端子是恒流源电流，两个端子是电压取样，在二线制和三线制因为有接触电阻和导线内阻引入取样电压，存在误差。四线制因为电流回路和测量回路完全独立，导线内阻和接触电阻根运放输入阻抗相比要差4-5个数量级，忽略不计。

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