在電子設(shè)備研發(fā)與生產(chǎn)中，低阻值電阻的精確測量是保障電路性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)兩線法因引線電阻和接觸電阻的干擾，在測量1Ω以下電阻時誤差顯著，而四線測量法（開爾文法）通過分離電流路徑與電壓采樣路徑，有效消除了這類干擾，成為低阻值測試的首選方案。本文將系統(tǒng)闡述四線測量法的操作規(guī)范，結(jié)合實際案例與理論分析，為工程師提供可落地的技術(shù)指南。

一、四線測量法的核心原理

四線法通過兩組獨立引線實現(xiàn)功能分離：電流源引線（I+、I-）提供恒定電流，電壓采樣引線（V+、V-）測量待測電阻兩端的真實壓降。由于電壓表輸入阻抗極高（通常達10MΩ以上），流經(jīng)電壓采樣引線的電流可忽略不計，使得測量結(jié)果僅反映待測電阻的阻值，徹底規(guī)避了引線電阻（Rlead）和接觸電阻（Rcontact）的影響。例如，當(dāng)測量0.3Ω電阻時，若使用1mA激勵電流，待測電阻兩端壓降為0.3mV，而電壓表輸入電流僅30pA，其引入的誤差小于1nV，測量精度顯著提升。

二、操作步驟與規(guī)范

1. 設(shè)備準(zhǔn)備與校準(zhǔn)

選擇支持四線模式的萬用表：如Keysight 34401A、吉時利2000系列等，確保設(shè)備具備四線測量功能。

檢查引線與接口：使用專用四線測試線，確認黑色引線插入COM接口，紅色引線連接Ω端口，并區(qū)分電流源引線（通常標(biāo)記為I+、I-）與電壓采樣引線（V+、V-）。

零點校準(zhǔn)：短接電壓采樣引線（V+與V-），啟動萬用表的零點校準(zhǔn)功能，消除殘余電壓干擾。部分設(shè)備（如吉時利2001系列）支持自動校準(zhǔn)，可簡化操作流程。

2. 連接與測量

斷開待測電路：確保被測電阻未接入其他電路，避免并聯(lián)電阻影響讀數(shù)。

四線連接：

將電流源引線（I+、I-）分別連接至被測電阻兩端；

將電壓采樣引線（V+、V-）緊貼電阻兩端連接，盡量縮短引線長度以減少熱電效應(yīng)干擾。例如，在測量康銅絲電阻（約200mΩ）時，若將電壓采樣引線夾在電阻直角處，測量結(jié)果為201mΩ；即使將電流源引線下移較大距離，結(jié)果仍穩(wěn)定，證明四線法對引線位置不敏感。

選擇量程：優(yōu)先使用自動量程功能，若需手動設(shè)置，應(yīng)選擇略高于待測電阻的檔位以獲得最佳分辨率。例如，測量10mΩ電阻時，可選用20mΩ量程。

3. 數(shù)據(jù)讀取與記錄

穩(wěn)定讀數(shù)：等待萬用表顯示穩(wěn)定后記錄數(shù)據(jù)，避免因接觸不穩(wěn)定或環(huán)境干擾導(dǎo)致波動。

多次測量取平均：對關(guān)鍵參數(shù)進行3-5次重復(fù)測量，計算平均值以提高結(jié)果可靠性。例如，某次測試中，單次測量結(jié)果為200.5mΩ、201.1mΩ、200.8mΩ，平均值為200.8mΩ，誤差控制在±0.5%以內(nèi)。

三、常見問題與解決方案

1. 空載時讀數(shù)跳動

四線法空載時，因四根引線均未形成回路，萬用表可能顯示不穩(wěn)定值或非過載（Overload）狀態(tài)。此時應(yīng)檢查引線連接是否完整，或短接電壓采樣引線以確認設(shè)備狀態(tài)。

2. 高阻值測量誤差

四線法不適用于高阻值（如>10MΩ）測量，因電壓表輸入阻抗與被測電阻接近時，漏電流會引入顯著誤差。此時應(yīng)改用兩線法或六線法（適用于復(fù)雜電路中的原位測量）。

3. 熱電效應(yīng)干擾

在高溫或頻繁切換測量點時，引線材料不同可能產(chǎn)生熱電勢，導(dǎo)致讀數(shù)偏差。解決方案包括：

使用同種金屬引線；

在測量前保持引線溫度穩(wěn)定；

選擇具備熱電勢補償功能的萬用表（如Keysight 34461A）。

四、應(yīng)用案例：電機繞組電阻測試

在電機研發(fā)中，繞組電阻的均衡性直接影響電機效率與壽命。某企業(yè)采用四線法測量三相繞組電阻，步驟如下：

斷開電機電源，確保繞組完全放電；

使用四線測試線分別連接每相繞組兩端；

設(shè)置萬用表為100mΩ量程，記錄三相電阻值；

對比數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)某相電阻偏大2%，經(jīng)檢查為焊接虛焊，修復(fù)后電阻值恢復(fù)正常。

結(jié)語

四線測量法通過物理隔離電流與電壓路徑，為低阻值測試提供了高精度、高穩(wěn)定性的解決方案。工程師在實際操作中需嚴格遵循連接規(guī)范、校準(zhǔn)流程與量程選擇原則，并結(jié)合設(shè)備特性優(yōu)化測試環(huán)境，方可充分發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢。隨著電子設(shè)備向小型化、高集成度方向發(fā)展，四線法將在功率半導(dǎo)體、精密傳感器等領(lǐng)域發(fā)揮更關(guān)鍵的作用。