四线测试原理分析课件

开尔文四线检测Kelvin Four-terminal sensing开尔文四线检测（Kelvin Four-terminal sensing）也被称之为四端子检测（4T检测，4T sensing）、四线检测或4点探针法，它是一种电阻抗测量技术，使用单独的对载电流和电压检测电极，相比传统的两个终端（2T）传感能够进行更精确的测量。

开尔文四线检测被用于一些欧姆表和阻抗分析仪，并在精密应变计和电阻温度计的接线配置。

也可用于测量薄膜的薄层电阻。

四线检测的关键优点是分离的电流和电压的电极，消除了布线和接触电阻的阻抗。

四线检测感应也被称为开尔文（Kelvin）检测，威廉·汤姆森·开尔文勋爵（William Thomson, Lord Kelvin）在1861年发明的开尔文电桥测量低电阻。

每两线连接，可以称得上是Kelvin连接。

原理假设我们希望一些组件位于一个显着的距离从我们的欧姆表测量电阻。

这种情况下会产生问题，）连接的欧姆表被测量组件因为欧姆表测量所有的电路回路中的电阻，它包括导线的电阻（Rwire）：（Rsubject通常情况下，导线的电阻是非常小的（仅几欧姆的导线上的压力表（大小），主要取决于每数百英尺），但如果连接线很长，和/或待测组分有一个非常反正低电阻，引入线电阻测量误差将是巨大的。

在这样的情况下的电阻测量主体的一个巧妙的方法，涉及的电流表和电压表的使用。

我们知道，从欧姆定律，电阻等于电压除以电流（R = E / I）。

因此，我们应该能够确定电阻的主体成分，如果我们测量的电流通过，并且两端的电压下降电流在电路中的所有点相同，因为它是一个串联回路。

因为我们只测量电压下降的整个主体电阻（而不是导线的电阻）。

不过，我们的目标，是从远处来衡量这个主题性，所以我们必须位于电压某处附近电流表，由另一对含有电阻的导线跨接受阻力：起初，我们似乎已经失去了任何电阻测量这种方式的优点，因为现在电压表测量电压通过长着一双引入杂散电阻（电阻）线，再次进入测量电路。

万用表的四线制和二线制测量方法比较高学琴更准确地测量小电阻 —— 万用表的四线制和二线制测量方法比较电阻是电子元器件中比较常见的一种。

电子学上对它的定义是用电阻材料制成的、有一定结构形式、能在电路中起限制电流通过作用的二端子元件。

常见的测量电阻原理是给予一个激励电流源，根据该二端子元件两端点得到的电压衡量该电阻对于电流阻碍作用的大小。

基于此原理万用表有两种测量电组的方法----二线制和四线制。

一、二线制测量原理所谓二线制，顾名思义，就是只利用两根导线去连接被测电阻，工作原理图如图1所示。

二线制是在待测电阻两端各连一根导线，这种接法简单、费用低，在实际生活中广泛应用；但是导线本身也具有电阻，而且该电阻会随环境温度的变化而变化，这就会给电阻测量带来不确定的附加误差，即使是在测量大电阻时，引线也不宜过长。

并且由于测量回路和电流回路无法分开，表笔和待测点之间的接触电阻也不可避免，引入了误差源。

图1 二线制测量原理万用表包含有一个精密电流源以及一个内阻很大的电压表。

万用表通过测量出来的电压来衡量该电阻阻碍电流大小的能力，但从图中可以看出，二线制测量到的电压结果实际上并不是待测电阻两端的电压，还包括导线产生的传导电阻以及表笔接触带来的接触电阻。

其测得的电阻的数学表达式为：R 测 =R+2r+2Rs高学琴深圳市鼎阳科技有限公司其中，R为待测电阻，r为导线电阻，Rs为接触电阻。

一般的导线传导电阻范围在1mΩ~100mΩ,表笔和待测点的接触电阻也在mΩ级别，如果待测电阻R足够大的话，那么传导电阻、接触电阻几乎可以忽略，但是如果在实际应用中需要测量小电阻（<10Ω）,待测电阻与导线、接触电阻相差无几，不可避免会引起一些误差。

这个时候需要找到一种办法减少这些导线电阻、接触电阻对测量电路带来的影响，于是引入了四线制测量电阻。

二、二、四线制测量原理四线制在电阻的两端各连接两根导线，其中两根引线为电阻提供恒定电流I，把电阻R转换成电压信号U，另外两根信号引线则把电压信号U引至仪表，其测量原理如图2所示。

引下线测试仪DIDT-10测试原理工作原理DIDT-10A接地引下线导通测试仪采用电流电压法测试原理，也称四线法测试技术，原理方框图见图二。

图二测试原理图由电流源经“I+、I-两端口（也称I型口），供给被测电阻Rx电流，电流的大小有电流表I读出，Rx两端的电压降“V+、V-”两端口(也称V型口)取出，由电压表V读出。

通过对I、V的测量，就可以算出被测电阻的阻值。

由上图可看出，仪器采用的是四端子法测量，因此可消除导线电阻和接触电阻带来的误差。

DIDT-10A接地引下线导通测试仪适用于适用于电力设备接地引下线与接地网（或相邻设备）之间导通电阻值的测量，同样适用于低阻值电阻的测量。

1．电源技术：采用最新电源技术，输出10A电流，能长时间连续工作，克服了脉冲式电源瞬间电流的弊端，可以有效的击穿触头氧化膜，得到良好的测试结果。

2．抗干扰能力强：在严重干扰条件下，液晶屏最后一位数据能稳定在±1个字范围内，读数稳定，重复性好。

3．使用寿命长：全部采用高精度电阻，有效的消除环境温度对测量结果的影响，同时军品接插件的使用增强了抗振性能。

4．操作简单：只需按下测量键即可得到测量结果。

测量结果采用LCD液晶背光显示,读数直观,重复性好。

5．携带方便：采用便携式设计，体积小、重量轻。

面板与机箱成一体结构，具有很好的抗震性。

接地装置的电气完整性是指接地装置中应该接地各种电气设备之间，接地装置的各部分及与各设备之间的电气连接性，即直流电阻值，也称为电气导通性。

电力设备的接地引下线与地网的可靠、有效连接是设备安全运行的根本保障。

接地引下线是电力设备与地网的连接部分，在电力设备的长时间运行过程中，连接处有可能因受潮等因素影响，出现节点锈蚀、甚至断裂等现象，导致接地引下线与主接地网连接点电阻增大，从而不能满足电力规程的要求，使设备在运行中存在不安全隐患，严重时会造成设备失地运行。

接地装置的地下接地极及其连接部分也可能出现锈蚀、甚至断裂现象。

实验二用户线接口电路实验及二/四线变换原理一、实验目的1、了解用户线接口电路功能（BORST）的作用及其实现方法。

2、通过对PBL38772电路的学习与实验，进一步加深对BORST功能的理解。

3、了解二/四线变换电路的原理二、预习要求认真预习程控交换原理中有关用户线接口电路等章节。

三、实验仪器仪表1、程控交换系统一台2、电话单机二台3、20MHZ示波器一台4、万用表一台四、电路工作过程在现代电话通信设备与程控交换机中，由于交换网络不能通过铃流、馈电等电流，因而将过去在公用设备（如绳路）实现的一些用户功能放到“用户电路”来完成。

用户电路也可称为用户线接口电路（Subscriber Line Interface Circuit-SLIC）。

任何交换机都具有用户线接口电路。

根据用户电话机的不同类型，用户线接口电路（SLIC）或用户环路接口电路可分为模拟用户接口电路和数字用户接口电路两种。

由于实验系统使用的电话单机为模拟电话单机，应而选用模拟用户线接口电路，而对数字用户线接口电路不作介绍。

模拟用户线接口电路在实现上的最大压力上是应能承受馈电、铃流和外界干扰等高压大电流的冲击，过去都是采用晶体管、变压器（或混合线圈）、继电器等分立元件构成，随着微电子技术的发展，近十年来在国际上陆续开发多种模拟SLIC，它们或是采用半导体集成工艺或是采用薄膜、厚膜混合工艺，并已实用化。

在实际中，基于实现和应用上的考虑，通常将BORSHCT功能中过压保护由外接元器件完成，编解码器部分另单成一体，集成为编解码器（CODEC），其余功能由所谓集成模拟SLIC承接。

在程控交换机中，向用户馈电，向用户振铃等功能都是在绳路中实现的，馈电电压一般是—60V，用户的馈电电流一般是20mA~30mA，铃流是25H Z/90V 左右，而在程控交换机中，由于交换网络处理的是数字信息，无法向用户馈电、振铃等，所以向用户馈电、振铃等任务就由用户线接口电路来承担完成，再加上其它一些要求，程控交换机中的用户线接口电路一般要具有B（馈电），R（振铃）、S（监视）、C（编译码）、H（混合）、T（测试）、O（过压保护）七项功能。

开尔文四线测试方式在PCB测试机中的应用刘懿俊【摘要】分析了PCB测试机中的普通二线式测试原理、开尔文（Kelvin）四线测量方法原理，介绍了开尔文四线测量方法的优点。

%This report aimed to analyze the two-wire and four-wire kelvin measurement principle in PCB testing machine , discused the advantage of Kelvin Four-Wire Testing method in PCB testing.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2013(000)009【总页数】3页(P132-134)【关键词】四线测试;开尔文;PCB测试机【作者】刘懿俊【作者单位】深圳市地质局，广东深圳 518023【正文语种】中文【中图分类】TN4070 引言随着科技的发展，手机、平板等数码设备、医疗设备、对安全性要求高的汽车电子设备用线路板（PCB）的制作层数越来越高、线路越来越密、焊盘尺寸越来越小，使得更多的人要求进行低电阻高绝缘的电子测试。

因为在这些PCB 中，部分PCB线路不单是导线，同时还是信号线，线路阻值的变化会造成信号的延滞和衰减，从而引起功能性问题。

同时PCB 如果存在孔内无铜、孔破、孔内铜薄、线路缺口等缺陷时会影响产品使用的安全性。

在通常情况下，PCB 开短路测试中的测试参数值-开路阻值设为25 Ω，线路阻值大于25 Ω时测试机判断为开路，小于25 Ω时判断为合格，对于阻值小于25 Ω的线路则无法精确测试出实际电阻值，25 Ω以下的线路成为测试盲区。

在实际生产中发现PCB 的某些缺陷，如孔内无铜、空洞、铜薄、线过细、线路缺口等问题均会影响到线路阻值，当阻值小于25 Ω时，用通常的开短路测试方法来测试这些缺陷板时，测试结果为合格，当这些PCB 经过高温焊接后阻值会发生变化，导致开路问题发生，引起产品缺陷。

浅谈二线法与四线法测电阻采用不同的测量方法与不同的连接方式引入的测量误差不同,得到的测量精度也不同,如何根据需要减少测量误差就是测试技术的关键之一。

对这些特殊低电阻的测量,需要选择合适的电路,消除电路中导线电阻、漏电电阻、温度等的影响,才能把误差降到最小,保证测量精度。

两线法与四线法就是其中比较常见的测试方法,其中四线法具有灵敏度高、测量准确加上方法巧妙,使用方便、对电源稳定性要求不高等特点,因为四引线法较好地避免了接触电阻与导线电阻的影响,已被广泛地应用于安规电阻测试中。

1 二线法与四线法简介两线法就是用测试线将被测电阻导线也接到数字多用表上,连接线的电阻也算在被测电阻值里,无法将它们分开(如图1所示)。

图1四线法也称kelvin法测电阻,用一对测试接电流源,另一对测试线(感知线)把被测电阻上电压降引入数字多用表进行测量。

由于流过感知线的电流很小,所以测量的电阻值更接近真实值。

四线没有电桥,完全只就是用恒流源发送,电压计测量,最后给出测量电。

图2应该说,电流回路与电压测量回路就是否分开接线的问题。

两线法—— 电流回路与电压测量回路合二为1,精度差。

四线法—— 电路回路与电压测量回路独立分开,精度高,但费线。

2线制:传感器电阻变化值与连接导线电阻值共同构成传感器的输出值,由于导线电阻带来的附加误差使实际测量值偏高,用于测量精度要求不高的场合,并且导线的长度不宜过长。

4线制:当测量电阻数值很小时,测试线的电阻可能引入明显误差,四线测量用两条附加测试线提供恒定电流,另两条测试线测量未知电阻的电压降,在电压表输入阻抗足够高的条件下,电流几乎不流过电压表,这样就可以精确测量未知电阻上的压降,计算得出电阻值。

2 二线法测试与四线法测试的原理2、1 普通二线测试原理通常的开短路测试方法即为普通二线测试,如图1所示,二线测试就是目前普遍应用的一种方案。

二线测试只有一个回路,所测得的阻抗为211r r R ++,即所测得的阻抗为馈线电阻与待测线路阻值之与,而1r 与2r 与1R 相比不能忽略,甚至超过1R ,故无法精确测定被测电的阻值。