Kelvinförbindelser

Kelvinförbindelser är en metod för precis elektrisk resistans- eller impedansmätning som använder fyra ledningar: två för att leverera ström till provet och två för att mäta spänningen över provet. Metoden är uppkallad efter Lord Kelvin (William Thomson), som bidrog till utvecklingen av fyrledningssättet för att eliminera fel orsakade av lednings- och kontaktdonsmotstånd.

Principen är att spänningsmätningen görs med mycket hög impedans i spänningskretsen medan ström förs genom provet via separata ledare. Genom att skilja mätledningarna från strömlödena undviks att ledningsmotståndet och kontaktdonens resistans bidrar till mätfelet, vilket gör mätningen känslig för provets egen resistans eller impedans i stället för ledarnas motstånd.

Konfigurationen innebär att provet ansluts med I+ och I− som driver ström och V+ och V− som övervakar spänningen över provet. Spänningsledarna kopplas till en högt impedans voltmeter eller en mycket känslig mätförstärkare, medan strömkällan och mätinstrumentet ofta är separata.

Användningsområden inkluderar mycket låga resistanser (milli-ohm eller bättre), shuntar för precisionsströmmätningar, kalibrering av högprecisionsresistorer samt mätningar av halvledarprover och metallprover där ledningsmotståndet skulle väsentligt förvränga resultatet. Kelvinförbindelser används också i laboratorier för kalibrering av ohm- och LCR-mätare och i utveckling av nya material.

Praktiska hänsyn innefattar behov av extra ledningar och noggrann placering nära provets kontaktpunkter, ofta med Kelvinklämmor eller Kelvin-kontakter som minimerar kontaktfel och strömbrytningar. Vid hög frekvens krävs hänsyn till ledningsparens parasitiska induktans och kapacitans.