测量接触电阻的四端法
开尔文四端传感,也称为四端检测、四线检测或四点探针法,是一种阻抗测量技术,使用单独的电极来检测携带的电流和电压。与传统的双端检测(伏安法)相比,开尔文四线检测可以进行更精确的测量。其主要优点是电流和电压电极分离,消除了布线和探针接触电阻的阻抗。
原理
图1a)用于测量两个触点之间的接触电阻。由于接触电阻通常很小(毫欧姆级甚至更低),在传统的伏安法中引入导线电阻和探针接触电阻会导致测量结果不准确。通过使用a)中所示的四线检测,可以消除布线和探针接触电阻的影响,其原理如下:
将a)转换为等效电路b),
假设:
四个端部的布线和探针接触电阻分别为Rw1、Rw2、Rw3和Rw4;
电压表的内阻为Rv,电压表的支路电流为Iv;
待测电阻为Rs,待测电阻的分支电流为is,待测电阻器的压降为Us;
已知:电流源读数Ig,电压表读数Uv。
那么
注意
1.四线检测方法的关键是电压表的内阻足够大,从而可以忽略其分支电流和接线压降的影响。
2.电压检测两个探头必须与电流源两个探头分开。当电压检测两个探针连接时,两个点之间的所有主电路电阻都将包含在测量电阻中。如图2所示,如果探针短路,则可能将电流源探针接触电阻引入测量结果中。