百科知識
開爾文四線檢測 Kelvin (4-wire) resistance measurement
開爾文四線檢測(Kelvin Four-terminal sensing)也被稱之為四端子檢測(4T檢測, 4T sensing)、四線檢測或4點(diǎn)探針法,它是一種電阻抗測量技術(shù),使用單獨(dú)的對載電流和電壓檢測電極,相比傳統(tǒng)的兩個終端( 2T)傳感能夠進(jìn)行更精確的測量。開爾文四線檢測被用于一些歐姆表和阻抗分析儀,并在精密應(yīng)變計(jì)和電阻溫度計(jì)的接線配置。也可用于測量薄膜的薄層電阻。四線檢測的關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)是分離的電流和電壓的電極,消除了布線和接觸電阻的阻抗。
四線檢測感應(yīng)也被稱為開爾文(Kelvin)檢測,威廉·湯姆森·開爾文勛爵( William Thomson, Lord Kelvin)在1861年發(fā)明的開爾文電橋測量低電阻。每兩線連接,可以稱得上是Kelvin連接。
原理
假設(shè)我們希望一些組件位于一個顯著的距離從我們的歐姆表測量電阻。這種情況下會產(chǎn)生問題,因?yàn)闅W姆表測量所有的電路回路中的電阻,它包括導(dǎo)線的電阻(Rwire)連接的歐姆表被測量組件(Rsubject):
通常情況下,導(dǎo)線的電阻是非常小的(僅幾歐姆的導(dǎo)線上的壓力表(大?。饕Q于每數(shù)百英尺),但如果連接線很長,和/或待測組分有一個非常反正低電阻,引入線電阻測量誤差將是巨大的。
在這樣的情況下的電阻測量主體的一個巧妙的方法,涉及的電流表和電壓表的使用。我們知道,從歐姆定律,電阻等于電壓除以電流(R = E / I)。因此,我們應(yīng)該能夠確定電阻的主體成分,如果我們測量的電流通過,并且兩端的電壓下降
起初,我們似乎已經(jīng)失去了任何電阻測量這種方式的優(yōu)點(diǎn),因?yàn)楝F(xiàn)在電壓表測量電壓通過長著一雙引入雜散電阻(電阻)線,再次進(jìn)入測量電路。然而,經(jīng)仔細(xì)檢查可以看出,沒有什么損失,因?yàn)殡娏鲙缀跏俏⒑跗湮⒌?。因此,那些長導(dǎo)線連接兩端的電壓表的(Rsubject)電阻將下降較小的電壓,這是非常幾乎相同的,就好像它是受電阻直接跨接在電壓表指示:
將無法測得的電壓表主要載流導(dǎo)線之間的任何電壓下降,這樣做沒有考慮到在所有的阻力計(jì)算。可能會進(jìn)一步提高測量精度,如果電壓表的電流保持在最低限度,或者通過使用一個高品質(zhì)(由低滿量程電流)的動作和/或空電位(均衡)系統(tǒng)。
這種測量方法,避免了導(dǎo)線的電阻所引起的誤差,被稱之為開爾文四線檢測( Kelvin Four-terminal sensing)電阻方法。特殊的連接稱為開爾文夾子(下圖)
一般來說,“鱷魚”式夾子,通常在鉸鏈點(diǎn)連接,半“下巴”電是彼此共用的。開爾文夾子,半部分鉗口彼此絕緣,只有被測定的導(dǎo)線與夾子的尖端處接觸。因此, 目前通過“C(”當(dāng)前)的半“下巴”不通過“P”(電壓)的半“下巴”,而不會產(chǎn)生任何沿其長度的錯誤誘導(dǎo)壓降。