溫度測量幾乎都使用直流電進(jìn)行。不可避免地是,測量電流會在RTD中產(chǎn)生熱量??稍试S測量電流是通過元件位置、待測量介質(zhì)以及流動介質(zhì)的速度確定的。自熱系數(shù)"S"給出了元件的測量誤差,單位為?C/毫瓦(mW)。給定測量電流I的值,毫瓦值P可以通過P = I2R計算,其中R是RTD的電阻值。然后,溫度測量誤差ΔT (?C)可以用
ΔT = P x S計算。
電阻元件規(guī)格
穩(wěn)定性:在最高溫度工作10,000小時后低于0.2?C(1年、51天、連續(xù)16小時)。
抗振性:頻率范圍為20 ~ 1000 cps。
抗熱沖擊系數(shù):強制通風(fēng):整個溫度范圍內(nèi)。水淬:從200?C降低到20?C。
壓力靈敏度:小于1.5 x 10-4 C/PSI,可逆。
自熱誤差與響應(yīng)時間:參閱所選類型元件特定的參數(shù)。
感應(yīng)電流自感量:對于薄膜式元件,可視為忽略不計;對于繞線式元件,通常小于0.02微亨利。
電容:對于繞線式元件:計算結(jié)果為不到6PF;對于薄膜式元件:電容太小而無法測量,并且電容受到導(dǎo)線連接的影響。導(dǎo)線與元件之間的連接表示大約300 pF的電容。
導(dǎo)線配置
如前所述,電阻式溫度檢測器(RTD)元件通常帶有護套。顯然,所有適用于電阻元件的標(biāo)準(zhǔn)在這里也適用,但必須考慮整個RTD組件的結(jié)構(gòu)和尺寸,而不是考慮元件尺寸。由于電阻元件與測量儀器之間使用的導(dǎo)線自身帶有電阻,我們還必須提供一種補償方法,對這種誤差予以補償。參見圖2,了解兩線配置。
圖2.兩線配置(類型1)
圓形表示校準(zhǔn)范圍以內(nèi)的電阻元件。三線或四線配置必須從校準(zhǔn)范圍內(nèi)擴展,使得所有未校準(zhǔn)的電阻得到補償。
電阻RE是電阻元件的電阻值,該電阻為我們提供精確的溫度測量值。遺憾的是,在進(jìn)行電阻測量時,儀器顯憾的是,在進(jìn)行電阻測量時,儀器顯
RTOTAL:
其中,
RT = R1 + R2 + RE
這樣,產(chǎn)生的溫度讀數(shù)將高于實際測量的溫度。可以對許多系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn),以便對此進(jìn)行補償。大多數(shù)RTD都包括第三條線,其電阻為R3。這條線將與導(dǎo)線2一起連接到電阻元件的一側(cè),如圖3中所示。
這種配置在傳感器的一端提供一個連接,在其另一端提供兩個連接。與專門接受三線制輸入的儀表連接后,便可以對導(dǎo)線電阻以及導(dǎo)線電阻引起的溫度變化進(jìn)行補償。這是最常用的一種配置。
圖3.三線配置(類型2)
如果使用了三條相同類型的線并且它們的長度相等,則R1 = R2 = R3。通過測量通過導(dǎo)線1、2與電阻元件的電阻,可以測得系統(tǒng)總電阻(R1 + R2 +RE)。如果還測量了導(dǎo)線2與3的電阻(R2 + R3),可以得到僅導(dǎo)線的電阻,并且由于所有導(dǎo)線電阻都相等,從系統(tǒng)總電阻(R1 + R2 + RE)中減去此值(R2 + R3),我們就可以僅得到RE,因此進(jìn)行的溫度測量是精確的。還會使用四線配置。(參見圖4。)傳感器的每一端都提供了兩個連接。這種配置用于精度最高的測量。
圖4. 四線配置(類型3)
在四線配置中,儀表將使一個恒定電流(I)通過外側(cè)導(dǎo)線1和4。
測量了內(nèi)側(cè)導(dǎo)線2和3之間的壓降。因而,通過公式V = IR,我們可以得到元件自身的電阻,而不受到導(dǎo)線電阻的影響。僅當(dāng)使用不同導(dǎo)線時,這種配置才比三線配置有優(yōu)勢,然而這種情況很少見。
還有一種現(xiàn)在很罕見的配置,即在一側(cè)帶有導(dǎo)線閉環(huán)回路的標(biāo)準(zhǔn)兩線配置(圖5)。其功能與三線配置相同,但使用了額外一條線才實現(xiàn)了此功能。單獨的一對線作為回路提供,以便對導(dǎo)線電阻以及導(dǎo)線電阻引起的溫度變化提供補償。