Vierleitermessung

Vierleitermessung, auch Kelvin-Verfahren genannt, ist eine Messmethode zur präzisen Bestimmung des elektrischen Widerstands oder der Impedanz eines Bauteils. Dabei werden vier separierte Messleitungen verwendet: Zwei äußere Leitungen führen den Messstrom durch das zu prüfende Objekt, zwei innere Leitungen messen die dabei entstehende Spannung. Die Messgröße ergibt sich aus R = V / I (bzw. Z = V / I bei Wechselstrom), wobei der Einfluss der Kontakt- und Leitungswiderstände auf der Spannungsmessung vernachlässigt wird, weil der Spannungsabfall in den inneren Leitungen separat gemessen wird.

Prinzip und Vorteile. Durch die Trennung von Strom- und Spannungspfad entfallen Fehler durch Draht- und Kontaktwiderstände der Messleitungen weitgehend. Diese Methode ist besonders geeignet für sehr kleine Widerstände, widerstandsabhängige Messgrößen mit hoher Genauigkeit und Anwendungen, in denen Temperaturdrift oder Kontaktwiderstände erhebliche Fehler verursachen würden. Thermoelektrische Emf-Effekte können durch sorgfältige Materialwahl und Messverfahren minimiert werden. Vierleitermessungen finden breite Anwendung in der Kalibrierung von Standardwiderständen, der Charakterisierung von Shunts, Sensoren, hochreinen Proben sowie in der Materialwissenschaft.

Varianten. In der Praxis werden Vierleitermessungen in verschiedenen Formulierungen umgesetzt, etwa als Kelvin-Verbindung oder Kelvin-Brücke. Für Wechselstrommessungen zur Bestimmung von Impedanzen kommen modifizierte Vierleitermethoden zum Einsatz, die Phaseninformation berücksichtigen.

Zusammenfassung. Die Vierleitermessung liefert eine atypisch kontakt- und drahtresistente Widerstandsmessung mit hoher Genauigkeit und wird international in Messtechnik, Kalibrierung und Materialforschung standardisiert angewendet.