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电阻型温度传感器，为什么测温精度总不高?应该怎么办?

电阻型温度传感器，为什么测温精度总不高?应该怎么办?

　

　许多产品应用都需要高精度温度测量。RTD(电阻温度检测器)、NTC 热敏电阻器、PTC 热敏电阻器、热电偶等电阻类型的温度传感器，具有快速响应、高敏感度µV/°C、宽测试范围(–200°C至+800°C)、温度与电阻有很好的线性关系等特点，特别适合用来测试温度。

　　测试电阻类型的温度传感器用什么方法? 二线法、三线法、四线法哪个比较好?本文将进行一个详细的分析。

　　设计关键：避免导线电阻

　　一般来说，电阻类型的温度传感器需要一个激发电流，转化成对应电压以便检测。由于温度传感器本身电阻比较低，对于高精度温度测量，导线上的电阻可以忽略。如何避免导线电阻对于测试结果的影响，往往成为整个温度测量设计的关键。

　　曾经有客户问，为什么使用万用表测试低阻值电阻，数值总是偏大?因为万用表导线电阻不能忽略。实际测试的结果 = 测试电阻的阻值 + 导线电阻。

　　下图是四线法测试电路图。使用四线法测试，把测试回路和电流回路分开。测试回路电流很小，所以测试导线上的压降可以忽略不计。因此，四线法测试可以有效减少导线电阻对于测试结果的影响。

参考资料：阻值太低,无法测量?来试试开尔文测试吧

　　设计实例

　　通常实际的温度测量电路，往往需要连接ADC(数模转换器)完成数据采集。有些ADC专门为三线法或者四线法量身定制，比如ADI的AD7124-4/AD7124-8。

　　四线设计实例：

　　使用AD7124-4/AD7124-8作为数据采集器。 四线法设计需要两个回路，如下图，橙线为电流回路，蓝线为测试回路。需要用到3路通道：AIN0、AIN2、AIN3。AIN2、AIN3为差分输入，用于检测RTD两端的电压。AIN0连接到AVDD，用于提供激发电流。参考电阻(Reference Resistor)与RTD串联。两端电压由REFIN(+)与REFIN(-)检测。

参考资料：ADI电路笔记(英文版) - CN0381

　　三线设计实例：

　　三线法使用的前提是：假定适用于连接RTD两根导线的导线电阻相等，通过额外增加一个镜像电流，使得流经RL1与RL2的电压相互抵消。

三线法设计也需要两个回路，如下图，橙线为电流回路，蓝线为测试回路。三线法需要用到4路通道AIN0、AIN1、AIN2、AIN3。AIN2、AIN3为差分输入，用于检测RTD两端的电压。AIN0连接到AVDD，用于提供激发电流。AIN1提供一个镜像电流，流经RL2，用来抵消AIN0流经RL1的电压。

(参考资料：ADI 电路笔记(英文版) - CN0383)

　　二线法、三线法、四线法比较

　　由于RTD上面压降较低，容易产生信号噪声。对于传统的二线法，为了减少噪音，测试线应尽可能短，信号源应该尽可能靠近放大器。 如果没法避免长导线，可以使用三线法或者四线法，减少导线电阻对于测试结果的影响。 二线法、三线法、四线法连接方式比较：

(图片来源：ADI)

　　总结

　　二线法、三线法、四线法各有优劣, 具体比较见下表，需要选择哪种方法要看看我们测试性质及类型。

(点击放大查看详情)