淺談萬(wàn)用表測(cè)量電阻的幾種方法

相信各位理工科出身的工程師，或者電子愛(ài)好者們多多少少都接觸過(guò)萬(wàn)用表，都知道萬(wàn)用表就是一個(gè)萬(wàn)能的工具。這次的主題是談?wù)動(dòng)萌f(wàn)用表來(lái)測(cè)試電阻的幾種不同的方法，以及這些方法會(huì)給測(cè)試的準(zhǔn)確度帶來(lái)什么樣的影響，以及它們的其他方面的特點(diǎn)。在這里，主要介紹三種不同的測(cè)試方法：雙線(xiàn)法；四線(xiàn)法；六線(xiàn)法。下面逐一介紹一下這幾種方法的特點(diǎn)，并在最后做一些簡(jiǎn)單的總結(jié)。

2.雙線(xiàn)法

雙線(xiàn)法是經(jīng)常被用到的電阻測(cè)量的方法，如下所示：

將萬(wàn)用表的V+端接到電阻的一段，V-端接到電阻的另一端，然后設(shè)置萬(wàn)用表就可以進(jìn)行測(cè)量了。萬(wàn)用表通過(guò)提供一個(gè)源電流到電阻上，然后計(jì)算電阻上的電壓，通過(guò)歐姆定律就可以確定電阻。

通過(guò)上面的那個(gè)簡(jiǎn)化了的例子，引線(xiàn)電阻R會(huì)引起比較大的問(wèn)題，因?yàn)殡妷菏且陨系娜齻€(gè)電阻的電壓。這種影響在小電阻的情況下影響更大，一般在30KΩ的情況下，這種影響是很明顯的。當(dāng)然，這些都是針對(duì)于高精度的情況而言，如果是精度要求不高的話(huà)，可以使用這樣的方法。

導(dǎo)線(xiàn)電阻R引起的這種影響可以通過(guò)萬(wàn)用表的一些相對(duì)值測(cè)量功能來(lái)消除掉。為了消除這些問(wèn)題，首先需要確定的是這些問(wèn)題是來(lái)自于哪里?？梢酝ㄟ^(guò)設(shè)置電阻到0Ω來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。

如果將所有的電阻都放在測(cè)試端引線(xiàn)的兩端，之后可以通過(guò)相對(duì)值測(cè)量的兩條線(xiàn)來(lái)測(cè)量。

3.四線(xiàn)法

四線(xiàn)法是一種理想的低電阻的測(cè)量方法，因?yàn)檫@樣可以不在相對(duì)值測(cè)量功能的協(xié)助之下消除引線(xiàn)的影響。這些校準(zhǔn)都是自動(dòng)校準(zhǔn)的。

在四線(xiàn)法中，萬(wàn)用表的V+和V-端還是通過(guò)引線(xiàn)來(lái)為電阻提供電流。這里面的電壓降是引線(xiàn)電阻和被測(cè)電阻的和。

引線(xiàn)連接到電阻的兩端，測(cè)量的是電阻兩端的電壓，這部分的電壓不包括通過(guò)測(cè)試引線(xiàn)（或者是通過(guò)萬(wàn)用表連接到被測(cè)件之間的開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的部分，關(guān)于開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的詳細(xì)可以參照其他相關(guān)的文章），伏特計(jì)的輸入阻抗足夠大，所以不會(huì)轉(zhuǎn)移任何的電壓或者是在引線(xiàn)電阻上產(chǎn)生錯(cuò)誤的電壓。

所有的這些讀數(shù)反饋都是基于電阻的，而且事實(shí)上也是基于測(cè)試引線(xiàn)的電阻。四線(xiàn)法測(cè)量是非常準(zhǔn)確的，并且是可重復(fù)的和穩(wěn)定的電阻測(cè)量方法，并且是特別適合測(cè)量低值電阻，甚至可以測(cè)量低至10毫歐的電阻。但是針對(duì)于高電阻的測(cè)量方面，這個(gè)方法是不太適合的，因?yàn)榉赜?jì)的輸入電阻和漏電流將會(huì)影響到讀數(shù)的。一般情況下，四線(xiàn)法是不太推薦的。

4.六線(xiàn)法

六線(xiàn)是一種適合用在測(cè)量電阻本身有分流結(jié)構(gòu)的部分的電阻的阻值。比如像在自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)中，需要測(cè)試的電阻都是焊接在PCB板上的，這會(huì)受到周?chē)娐分械钠渌挠绊憽?/p>

為了隔離被測(cè)的電阻，一般會(huì)用戶(hù)自定義的節(jié)點(diǎn)處增加一個(gè)保護(hù)電壓，這個(gè)保護(hù)電壓是通過(guò)V+端的電壓緩存區(qū)來(lái)驅(qū)動(dòng)的。這個(gè)保護(hù)電壓可以保證從萬(wàn)用表過(guò)來(lái)的電壓會(huì)泄漏到其他的路徑中去。

下面的這個(gè)例子就可以解釋了六線(xiàn)法的工作原理：

如上圖所示，在30KΩ的電阻平行的是兩個(gè)電阻，一個(gè)是510Ω，一個(gè)是220Ω。在正常的電阻測(cè)量中，這個(gè)510Ω和220Ω會(huì)讓來(lái)自萬(wàn)用表的源電流散失掉，這樣會(huì)產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤的讀數(shù)。通過(guò)感知這個(gè)30KΩ的電阻上的電壓，然后將同樣的電壓連接到510Ω和210Ω的電阻上，這樣將不會(huì)有電流通過(guò)旁路。保護(hù)電壓可以保證電壓是跟V+端的電壓是一樣的，并且通過(guò)220Ω的電流是通過(guò)保護(hù)源提供的。這樣的情況下，萬(wàn)用表就可以準(zhǔn)確的測(cè)試這個(gè)30Ω的電阻的阻值了。

這種保護(hù)端子的電流承載能力是受經(jīng)典的DMM限制的（有短路保護(hù)），所以驅(qū)動(dòng)方面就會(huì)有數(shù)量的限制。

電阻連接到4線(xiàn)終端的低壓端，并且保護(hù)端是熱熔電阻或者是Rb。由于保護(hù)源電流的存在，這個(gè)電阻是不能比Rbmin的電阻小，因?yàn)椋?/p>

Rbmin=Io*Rx/0.02

這里的Io是選擇的源電流，Rx是被測(cè)電阻。

比如說(shuō)，選擇了一個(gè)330Ω的電阻，測(cè)試一個(gè)300Ω，使用的Rb的阻值最小是15Ω。

因?yàn)樽畲蟮呢?fù)載電阻Ra，不存在著限制，只要選擇測(cè)量的極性就會(huì)有效果了，因?yàn)镽a可以變成Rb和相反的。最好是設(shè)置測(cè)量的極性，因?yàn)镽a比兩個(gè)負(fù)載電阻的阻值都要高。

六線(xiàn)法測(cè)量電阻是專(zhuān)門(mén)指定用來(lái)測(cè)量330KΩ的電阻的，針對(duì)于比這個(gè)阻值大的情況下，六線(xiàn)法的配置可以使用，但是萬(wàn)用表應(yīng)該設(shè)置成雙線(xiàn)模式（這樣會(huì)有更低的源電流）。

5.熱電誤差

在開(kāi)關(guān)系統(tǒng)中由于熱電效應(yīng)而產(chǎn)生的電壓是引起測(cè)量誤差，因?yàn)樗鼤?huì)在被測(cè)電阻兩端產(chǎn)生一個(gè)電壓降。這個(gè)電壓會(huì)讓測(cè)試的結(jié)果比實(shí)際大或者小，在一般的使用情況下，用戶(hù)需要使用一個(gè)足夠大的激勵(lì)電流來(lái)保證這個(gè)被測(cè)電壓足夠大到可以忽略開(kāi)關(guān)系統(tǒng)中引起的熱電效應(yīng)電壓。一些萬(wàn)用表就帶有這樣的功能，可以測(cè)量這些熱電電壓，并且通過(guò)某種方式來(lái)補(bǔ)償它。測(cè)量的準(zhǔn)確度所受的影響是基于連接處的熱電反電動(dòng)勢(shì)和通過(guò)被測(cè)電阻的電壓的比例。

6.總結(jié)

雙線(xiàn)發(fā)測(cè)量電阻阻值一般是用在測(cè)試引線(xiàn)的電阻比被測(cè)電阻的阻值小很多的應(yīng)用中。這些結(jié)果對(duì)于大多數(shù)的功能測(cè)試測(cè)量的應(yīng)用是足夠的了。為了消除導(dǎo)線(xiàn)電阻引起的影響，可以使用萬(wàn)用表的相對(duì)值測(cè)量功能。

四線(xiàn)法測(cè)量電阻阻值實(shí)質(zhì)上是可以消除測(cè)試引線(xiàn)的電阻引起的影響，并且很適合用在非常低的阻值的電阻測(cè)量應(yīng)用中。四線(xiàn)法測(cè)量系統(tǒng)特別適合用于導(dǎo)線(xiàn)的電阻是變化的情況下，比如說(shuō)這個(gè)萬(wàn)用表是通過(guò)pickering的多路復(fù)用器或者是矩陣模塊（一般都有多于100條通道）來(lái)測(cè)試的情況下，不同路徑上的導(dǎo)線(xiàn)電阻是變化的。值得注意的是，四線(xiàn)法不適合用于用于大電阻的測(cè)量應(yīng)用中。

六線(xiàn)測(cè)量法允許電阻還是焊接在PCB或者是其他地方，不用拆卸就可以進(jìn)行測(cè)量，因?yàn)榕月返脑?duì)它的影響可以通過(guò)一定的方式來(lái)消除掉。六線(xiàn)法要求萬(wàn)用表于被測(cè)系統(tǒng)之間是有6條線(xiàn)的，所以這樣的測(cè)量方法相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較復(fù)雜的。

綜上所述，在需要測(cè)量電阻的時(shí)候，需要評(píng)定需要用到哪些合適的方法才能得到最準(zhǔn)確的效果。