2线法和4线法在测量电压和电阻中的应用

数字源表系列仪器提供2线法和4线法的测量能力。电压测量2线法测试中的测试与源输出共用一套表笔。当输出高电流时，相比于被测器件上的正向压降，损耗在测试表笔上的电压降可以忽略。4线法电压测试使用单独的表笔测试DUT上面的压降。因为电压测试的回路具有非常高的输入阻抗，因此该回路中测量表笔上流过的电流非常小，相对于DUT上的电压降，这个小电流在表笔上所产生的压降就可以忽略。例如Keithley的测量设备中保护回路的引入将测试线与围绕测试线的导体之间的电势差降到最小。当源测试线与保护线之间的电势差很小时，潜在的泄漏电流的通道就被抑制住了。这一技术需要一个额外的放大器，Sense程控源的输出，然后在足够的电流下驱动保护电路达到同样的电势，从而避免被保护的元件与地端的任何泄漏电流。电阻测量两线法是把连续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。4线法或称kelvin法测电阻,用一对导线接电流源,另一对线(感知线)把被测电阻上电压降引人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。特别是测量低值电阻时,连接导线的电阻值可与被测电阻值属同一量级,误差很大。两线制既是电源线又是信号线；三线制电源线、信号线和公共负线COM；(信号、电源具有公共负，即信号正、公共负、电源正)四线制一组供电、一组信号线。两线制没有线路电阻补偿三线制有线路电阻补偿四线制:在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制，其中两根引线为热电阻提供恒定电流I，把R转换成电压信号U，再通过另两根引线把U引至PLC。这种引线方式可完全消除引线的电阻影响，但成本较高，主要用于高精度的温度检测。其实测量原理都一样，只是接线区别。应该说，电流回路和电压测量回路是否分开接线的问题。2线——电流回路和电压测量回路合二为1，精度差。3线——电流回路的参考位和电压测量回路的参考位为一条线。精度稍好。4线——电路回路和电压测量回路独立分开，精度高，但费线。以PT100为例，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。3线制：要求引出的三根导线截面积和长度均相同，测量铂电阻的电路一般是不平衡电桥，铂电阻作为电桥的一个桥臂电阻，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到铂电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，当桥路平衡时，导线电阻的变化对测量结果没有任何影响，这样就消除了导线线路电阻带来的测量误差，但是必须为全等臂电桥，否则不可能完全消除导线电阻的影响。采用三线制会大大减小导线电阻带来的附加误差，工业上一般都采用三线制接法。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线和3线是用电桥法测量，最后给出的是温度值与模拟量输出值的关系。4线没有电桥，完全只是用恒流源发送，电压计测量，最后给出测量电阻值。