Четырехконтактное зондирование

Четырехточечное измерение сопротивления между контактами измерения напряжения 2 и 3. Ток подается через силовые соединения 1 и 4.

В электротехнике для выполнения более точных измерений , метод измерения с четырьмя клеммами ( измерение 4T ), 4-проводное измерение или метод с 4-точечными датчиками представляет собой метод измерения электрического импеданса , в котором используются отдельные пары токопроводящих и к напряжению чувствительных электродов чем метод измерения электрического импеданса. более простое и обычное двухконтактное (2T) измерение. Четырехконтактное считывание используется в некоторых омметрах и анализаторах импеданса , а также в проводке тензорезисторов и термометров сопротивления . Четырехточечные датчики также используются для измерения поверхностного сопротивления тонких пленок (особенно тонких полупроводниковых пленок). ^[1]

сопротивление проводов и контактов Разделение электродов тока и напряжения исключает из измерений . Это преимущество для точного измерения малых значений сопротивления. Например, в инструкции по эксплуатации моста LCR рекомендуется использовать четырехконтактный метод для точного измерения сопротивления ниже 100 Ом . ^[2]

Четырехконтактное измерение также известно как измерение Кельвина , в честь Уильяма Томсона, лорда Кельвина , который изобрел мост Кельвина в 1861 году для измерения очень низких сопротивлений с использованием четырехконтактного измерения. Каждое двухпроводное соединение можно назвать соединением Кельвина . Пара контактов, предназначенная для одновременного подключения силовой и сенсорной пары к одной клемме или проводу, называется контактом Кельвина . Зажим, часто « крокодил» , который соединяет пару «сила-чувство» (обычно по одному на каждую челюсть), называется зажимом Кельвина .

Принцип работы

При использовании соединения Кельвина ток подается через пару силовых соединений (токопроводов). Они генерируют падение напряжения на измеряемом импедансе в соответствии с законом Ома V = IR . Пара измерительных соединений (выводов напряжения) размещается непосредственно рядом с целевым импедансом, чтобы они не учитывали падение напряжения на силовых выводах или контактах. Поскольку ток к измерительному прибору практически не протекает, падение напряжения на измерительных проводах незначительно.

Обычно сенсорные провода располагаются как внутренняя пара, а силовые провода — как внешняя пара. Если поменять местами силовые и сенсорные соединения, это может повлиять на точность, поскольку в измерение включается большая часть сопротивления провода. Силовые провода, возможно, должны пропускать большой ток при измерении очень малых сопротивлений и должны быть соответствующего сечения; сенсорные провода могут быть небольшого сечения.

Этот метод обычно используется в низковольтных источниках питания , где он называется дистанционным зондированием , для измерения напряжения, подаваемого на нагрузку, независимо от падения напряжения в питающих проводах.

Обычно токочувствительные шунтирующие резисторы низкого сопротивления, работающие при большом токе, обеспечивают 4-проводное соединение.

3-проводное измерение

В варианте используются три провода с отдельными выводами нагрузки и датчика на одном конце и общим проводом на другом. Падение напряжения в общем проводе компенсируется предположением, что оно такое же, как и в проводе нагрузки, того же сечения и длины. Этот метод широко используется в термометрах сопротивления , также известных как датчики температуры сопротивления или RTD. Он не так точен, как 4-проводное измерение, но может устранить большую часть ошибок, вызванных сопротивлением кабеля, и является достаточно точным для большинства приложений.

Другой пример — стандарт источника питания ATX , который включает в себя провод дистанционного измерения, подключенный к линии питания 3,3 В к контакту 13 разъема, но не имеет подключения для заземляющих проводов.

См. также

Ссылки

^ Чандра, Х. и др. Четырехточечный зонд для автоматического картирования с открытым исходным кодом . Материалы 2017, 10(2), 110. doi: 10.3390/ma10020110
^ Руководство для Racal-Dana Databridge 9343M: «Если значение сопротивления низкое, менее 100 Ом, выполните четырехклеммное соединение...»

Внешние ссылки

СМИ, связанные с четырехтерминальным зондированием, на Викискладе?
«Схемы измерения постоянного тока» Глава из книги «Уроки электрических цепей», том 1. Бесплатная электронная книга по постоянному току и серия «Уроки электрических цепей» .
Четырехточечные методы измерения электропроводности и удельного сопротивления
Пояснительное видео об измерении четырехпроводного сопротивления в энергетических системах с использованием клещей Кельвина

[1] Чандра, Х. и др. Четырехточечный зонд для автоматического картирования с открытым исходным кодом . Материалы 2017, 10(2), 110. doi: 10.3390/ma10020110

[2] Руководство для Racal-Dana Databridge 9343M: «Если значение сопротивления низкое, менее 100 Ом, выполните четырехклеммное соединение...»

[1]

[2]