最近有幸在公司接觸到四線式量測，或者也可以說是凱爾文量測(Kelvin Measurement)，竟然碰到了，就跟大家分享這個量測主要的目的為何！

雙線式量測(Two-Wire Measurement)

 

相信大家或多或少都量過電阻，最基本的就屬三用電表莫屬。

拿著兩個一正一負的探棒，分別扎在欲量測的線路或元件兩側，就可以得到其電阻值。背後原理乃是鼎鼎大名的歐姆定律：

我們可以把整個電路圖簡化成：

電流從電池出發，流經安培計、正探棒引線(R₁)、待測物、負探棒引線(R₂)最後再流回電池。以歐姆定律來說，此時儀表顯示出來的電阻將會是R₁+R+R₂：

一般而言，引線電阻大概落在0.1Ω至0.5Ω範圍內，所以誤差5%以內來說，可以量測10Ω以上的待測物都沒問題。

 

但是如果要進行小誤差的量測，或者是小電阻的量測呢？

四線式量測(Four-Wire Measurement)

一般而言傳輸線導線電阻皆為mΩ等級，如果要進行此類小電阻測量，傳統雙線式量測絕對會得到錯誤的結果！

下圖為四線式量測示意圖：

有別於雙線式量測是採用電壓源當輸入，四線式量測使用的是電流源，並在待測物兩端橫跨電壓計，電流源會有兩個點當輸入/輸出，電壓計也會有兩個點當輸入/輸出，因此稱為四線式量測。

 

當電流從電流源出發(稱為Force端)，流經正導線R1、待測物R、與負導線R2再回到電流源(稱為Sense端)，由於電壓計探測到的是待測物的兩個端點，因此得到的會是待測物兩端的電壓與流經待測物的電流，最後儀表上顯示的就會是待測物的R。

 

至於您可能會問，為什麼電流不會並聯流經電壓計？

別忘了，電壓計內阻是無限大，因此並不會有電流經過！

 

這個量測手法固然厲害，但它需要有很穩定的電流源，畢竟是小電阻量測，電流源如果誤差過大，則電阻的量測誤差也會提升，因此大部分可以支援四線式量測的儀器都不便宜呢。