淺談萬用表測量電阻的幾種方法

相信各位理工科出身的工程師，或者電子愛好者們多多少少都接觸過萬用表，都知道萬用表就是一個萬能的工具。這次的主題是談談用萬用表來測試電阻的幾種不同的方法，以及這些方法會給測試的準確度帶來什么樣的影響，以及它們的其他方面的特點。在這里，主要介紹三種不同的測試方法：雙線法；四線法；六線法。下面逐一介紹一下這幾種方法的特點，并在最后做一些簡單的總結。

2.雙線法

雙線法是經(jīng)常被用到的電阻測量的方法，如下所示：

將萬用表的V+端接到電阻的一段，V-端接到電阻的另一端，然后設置萬用表就可以進行測量了。萬用表通過提供一個源電流到電阻上，然后計算電阻上的電壓，通過歐姆定律就可以確定電阻。

通過上面的那個簡化了的例子，引線電阻R會引起比較大的問題，因為電壓是以上的三個電阻的電壓。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。當然，這些都是針對于高精度的情況而言，如果是精度要求不高的話，可以使用這樣的方法。

導線電阻R引起的這種影響可以通過萬用表的一些相對值測量功能來消除掉。為了消除這些問題，首先需要確定的是這些問題是來自于哪里?？梢酝ㄟ^設置電阻到0Ω來實現(xiàn)這個目的。

如果將所有的電阻都放在測試端引線的兩端，之后可以通過相對值測量的兩條線來測量。

3.四線法

四線法是一種理想的低電阻的測量方法，因為這樣可以不在相對值測量功能的協(xié)助之下消除引線的影響。這些校準都是自動校準的。

在四線法中，萬用表的V+和V-端還是通過引線來為電阻提供電流。這里面的電壓降是引線電阻和被測電阻的和。

引線連接到電阻的兩端，測量的是電阻兩端的電壓，這部分的電壓不包括通過測試引線（或者是通過萬用表連接到被測件之間的開關系統(tǒng)的部分，關于開關系統(tǒng)的詳細可以參照其他相關的文章），伏特計的輸入阻抗足夠大，所以不會轉(zhuǎn)移任何的電壓或者是在引線電阻上產(chǎn)生錯誤的電壓。

所有的這些讀數(shù)反饋都是基于電阻的，而且事實上也是基于測試引線的電阻。四線法測量是非常準確的，并且是可重復的和穩(wěn)定的電阻測量方法，并且是特別適合測量低值電阻，甚至可以測量低至10毫歐的電阻。但是針對于高電阻的測量方面，這個方法是不太適合的，因為伏特計的輸入電阻和漏電流將會影響到讀數(shù)的。一般情況下，四線法是不太推薦的。

4.六線法

六線是一種適合用在測量電阻本身有分流結構的部分的電阻的阻值。比如像在自動化測試系統(tǒng)中，需要測試的電阻都是焊接在PCB板上的，這會受到周圍電路中的其他元件的影響。

為了隔離被測的電阻，一般會用戶自定義的節(jié)點處增加一個保護電壓，這個保護電壓是通過V+端的電壓緩存區(qū)來驅(qū)動的。這個保護電壓可以保證從萬用表過來的電壓會泄漏到其他的路徑中去。

下面的這個例子就可以解釋了六線法的工作原理：

如上圖所示，在30KΩ的電阻平行的是兩個電阻，一個是510Ω，一個是220Ω。在正常的電阻測量中，這個510Ω和220Ω會讓來自萬用表的源電流散失掉，這樣會產(chǎn)生一個錯誤的讀數(shù)。通過感知這個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，這樣將不會有電流通過旁路。保護電壓可以保證電壓是跟V+端的電壓是一樣的，并且通過220Ω的電流是通過保護源提供的。這樣的情況下，萬用表就可以準確的測試這個30Ω的電阻的阻值了。

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

電阻連接到4線終端的低壓端，并且保護端是熱熔電阻或者是Rb。由于保護源電流的存在，這個電阻是不能比Rbmin的電阻小，因為：

Rbmin=Io*Rx/0.02

這里的Io是選擇的源電流，Rx是被測電阻。

比如說，選擇了一個330Ω的電阻，測試一個300Ω，使用的Rb的阻值最小是15Ω。

因為最大的負載電阻Ra，不存在著限制，只要選擇測量的極性就會有效果了，因為Ra可以變成Rb和相反的。最好是設置測量的極性，因為Ra比兩個負載電阻的阻值都要高。

六線法測量電阻是專門指定用來測量330KΩ的電阻的，針對于比這個阻值大的情況下，六線法的配置可以使用，但是萬用表應該設置成雙線模式（這樣會有更低的源電流）。

5.熱電誤差

在開關系統(tǒng)中由于熱電效應而產(chǎn)生的電壓是引起測量誤差，因為它會在被測電阻兩端產(chǎn)生一個電壓降。這個電壓會讓測試的結果比實際大或者小，在一般的使用情況下，用戶需要使用一個足夠大的激勵電流來保證這個被測電壓足夠大到可以忽略開關系統(tǒng)中引起的熱電效應電壓。一些萬用表就帶有這樣的功能，可以測量這些熱電電壓，并且通過某種方式來補償它。測量的準確度所受的影響是基于連接處的熱電反電動勢和通過被測電阻的電壓的比例。

6.總結

雙線發(fā)測量電阻阻值一般是用在測試引線的電阻比被測電阻的阻值小很多的應用中。這些結果對于大多數(shù)的功能測試測量的應用是足夠的了。為了消除導線電阻引起的影響，可以使用萬用表的相對值測量功能。

四線法測量電阻阻值實質(zhì)上是可以消除測試引線的電阻引起的影響，并且很適合用在非常低的阻值的電阻測量應用中。四線法測量系統(tǒng)特別適合用于導線的電阻是變化的情況下，比如說這個萬用表是通過pickering的多路復用器或者是矩陣模塊（一般都有多于100條通道）來測試的情況下，不同路徑上的導線電阻是變化的。值得注意的是，四線法不適合用于用于大電阻的測量應用中。

六線測量法允許電阻還是焊接在PCB或者是其他地方，不用拆卸就可以進行測量，因為旁路的原件對它的影響可以通過一定的方式來消除掉。六線法要求萬用表于被測系統(tǒng)之間是有6條線的，所以這樣的測量方法相對來說是比較復雜的。

綜上所述，在需要測量電阻的時候，需要評定需要用到哪些合適的方法才能得到最準確的效果。