開爾文電橋是測量傳感器電阻的優(yōu)解之一

問題：我需要確定一個低電阻傳感器的電阻變化，我的計劃只是在細(xì)線傳感器引線上施加一個已知的電壓，然后測量電流。然后通過歐姆定律（電阻=電壓/電流或R=V/I），我可以很容易地計算傳感器電阻。但是，傳感器引線的標(biāo)稱電阻和溫度系數(shù)會影響讀數(shù)從而導(dǎo)致我無法校準(zhǔn)的錯誤。該怎么辦？

解決方案：使用開爾文電橋來解決這個常見的問題。為此，使用電流源通過現(xiàn)有導(dǎo)線向傳感器提供已知電流。然后在傳感器上增加另外兩條引線，通過高阻抗表或緩沖放大器讀取傳感器上的電壓（圖1）。再次使用歐姆定律，但使用已知電流和測量電壓。在這種四線制結(jié)構(gòu)下，以兩條非臨界電壓傳感線，傳感器引線的電阻不會進入方程中。

圖1：為了解決傳感器引線中的電阻影響測量精度的問題，使用四線開爾文排列，將已知電流從A到D穿過傳感器R，然后使用高阻抗計或緩沖放大器通過兩個附加導(dǎo)線在B-C處讀取傳感器上的電壓。

為了盡量減少傳感器的自發(fā)熱和可能的錯誤，在傳感器上提供足夠電壓的同時，使用盡可能低的電流。在大多數(shù)情況下，傳感器上的最大電壓將在1到10 V之間。

注意，這種技術(shù)的一種變化通常用于測量負(fù)載（如電機）的電流，使用與負(fù)載串聯(lián)的低值感測電阻器（圖2）。對于負(fù)載電流感測，您使用一個已知的電阻，通常為一歐姆或更小，通常在毫歐姆范圍內(nèi)。然后使用差分緩沖放大器（可能需要與電路的其余部分進行電氣隔離）測量其兩端的電壓，并再次使用歐姆定律，但這次I=V/R。