電阻的四線制接法(開爾文四線檢測)

2021-08-30 14:05:15 字數 2511 閱讀 2117

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點探針法,它是一種電阻抗測量技術,使用單獨的對載電流和電壓檢測電極,相比傳統的兩個終端( 2t)感測能夠進行更精確的測量。開爾文四線檢測被用於一些歐姆表和阻抗分析儀,並在精密應變計和電阻溫度計的接線配置。也可用於測量薄膜的薄層電阻。四線檢測的關鍵優點是分離的電流和電壓的電極,消除了佈線和接觸電阻的阻抗。

四線檢測感應也被稱為開爾文(kelvin)檢測,威廉·湯姆森·開爾文勳爵( william thomson, lord kelvin)在2023年發明的開爾文電橋測量低電阻。每兩線連線,可以稱得上是kelvin連線。

假設我們希望一些元件位於乙個顯著的距離從我們的歐姆表測量電阻。這種情況下會產生問題,因為歐姆表測量所有的電路迴路中的電阻,它包括導線的電阻(rwire)連線的歐姆表被測量元件(rsubject):

通常情況下,導線的電阻是非常小的(僅幾歐姆的導線上的壓力表(大小),主要取決於每數百英呎),但如果連線線很長,和/或待測組分有乙個非常反正低電阻,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乙個巧妙的方法,涉及的電流錶和電壓表的使用。我們知道,從歐姆定律,電阻等於電壓除以電流(r = e / i)。因此,我們應該能夠確定電阻的主體成分,如果我們測量的電流通過,並且兩端的電壓下降

電流在電路中的所有點相同,因為它是乙個串聯迴路。因為我們只測量電壓下降的整個主體電阻(而不是導線的電阻)。

不過,我們的目標,是從遠處來衡量這個主題性,所以我們必須位於電壓某處附近電流錶,由另一對含有電阻的導線跨接受阻力:

起初,我們似乎已經失去了任何電阻測量這種方式的優點,因為現在電壓表測量電壓通過長著一雙引入雜散電阻(電阻)線,再次進入測量電路。然而,經仔細檢查可以看出,沒有什麼損失,因為電流幾乎是微乎其微的。因此,那些長導線連線兩端的電壓表的(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算。可能會進一步提高測量精度,如果電壓表的電流保持在最低限度,或者通過使用乙個高品質(由低滿量程電流)的動作和/或空電位(均衡)系統。

這種測量方法,避免了導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。特殊的連線稱為開爾文夾子(下圖)

一般來說,「鱷魚」式夾子,通常在鉸鏈點連線,半「下巴」電是彼此共用的。開爾文夾子,半部分鉗口彼此絕緣,只有被測定的導線與夾子的尖端處接觸。因此, 目前通過「c(」當前)的半「下巴」不通過「p」(電壓)的半「下巴」,而不會產生任何沿其長度的錯誤誘導壓降。

相同的原理,使用不同的接觸點的傳導電流和電壓測量是用在精密分流電阻器,用於測量大量的電流。精密分流電阻器「轉換」乙個當前值成比例的電壓值。因此,電流可以通過測量分流器兩端的電壓下降被精確地測量。

使用分流電阻和電壓電流測量,特別適合涉及幅度特別大電流的應用。在這種應用中,分流電阻器的電阻可能會毫歐或微歐的順序,在滿電流的情況下,以便只有適量 的電壓將被丟棄。這種低電阻線的連線電阻,表示這樣的分流上測量的電壓必須這樣做,在這樣一種方式,以避免檢測電壓降載電流導線連線,以免引起巨大的測量 誤差。為了使由分流電阻本身的電壓表的測量電壓下降,沒有任何雜散電壓源自電線或連線電阻,分流器通常配有四個連線端子:

開爾文測量可以發現接觸不良或意外性電路中的實用工具。直流電源連線到電路,並調整電源,從而提供乙個恆定的電流。用數字萬用表設定為測量直流電壓,測量 在電路中的各個點上的電壓降。如果你知道的導線尺寸,可以估算你應該看到的電壓降和比較這你測量的電壓降。這可以是乙個快速和有效的方法,發現接觸到的元素,如在照明電路的拖車在佈線的連線不良。未通電的的ac導體(確保交流電源不能開啟),它也可以很好的工作。例如,你可以在乙個光開關測量電壓降,並確 定如果接線連線到開關。

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