一、四线测量法的定义与基本原理

1. 什么是四线测量法？

四线测量法，又称为Kelvin测量法，是一种电阻测量技术，通过分别设置电流端子和电压端子，将供电路径与测量路径物理分离，从而避免导线和接触电阻引起的测量误差，广泛应用于高精度电阻、电流检测分流器和低电阻器件的测量。

2. 基本原理图示

css复制编辑I+ ─────┐         ┌───── V+        │         │      [ DUT （被测电阻） ]        │         │I− ─────┘         └───── V−

• I+、I−：用于提供测量电流；

• V+、V−：用于测量DUT两端的电压。

因为电压测量路径没有通过电流路径的接触电阻或导线电阻，其测得电压值可以更准确地反映DUT的真实电阻值。

二、与两线法的对比分析

• 测量0.01Ω的电阻，导线电阻为0.05Ω

• 两线法测得总电阻为0.06Ω，误差高达500%

• 四线法测得为0.01Ω，几乎无误差

三、四线测量法的优势

1. 消除导线和接触电阻误差

这是四线法最大的优势，特别适合测量微小阻值器件，如分流电阻、PCB走线、焊点阻抗等。

2. 提高测量重复性和可追溯性

在科研与标准实验室中，测量数据必须具有高一致性，四线法可有效降低系统误差。

3. 适合自动化测试平台

许多自动化测试系统（如ATE）和多通道扫描仪都内建四端测量模式，支持大批量检测。

4. 兼容高精度仪器

如Fluke、Keysight、Hioki、Keithley等品牌的高端电阻计或万用表，均具备四线测量功能。

四、典型应用场景

1. 分流电阻器测量

用于电流采样（如BMS、电机控制系统）的低阻器件，阻值范围通常为1mΩ~100mΩ，极度依赖四线法保证准确度。

2. 精密标准电阻校准

在国家计量院、质量监督机构等高标准单位，四线测量是唯一被认可的电阻校准手段。

3. 焊点质量与走线阻抗测试

用于判断PCB走线、焊接点的可靠性问题，四线法可检测出极小的阻值差异。

4. 高频电路器件阻抗测试

虽主为AC阻抗分析，但在DC基准测量阶段亦需四线技术，确保低频准确。

五、四线测量法的使用要点

1. 使用专用四端夹具

推荐使用弹簧夹、凯尔文夹、四端探针，以保证接触一致性与稳定性。

2. 保持接线对称性

避免电流线与电压线在空间上交叉，减少干扰与寄生效应。

3. 避免热电势影响

使用相同材料端子，控制温度梯度，防止因接触电位差产生微电压。

4. 仪器设置校验

确保仪器处于"4W"、"4-wire"或"Kelvin"测量模式，并定期校准。

六、常见四线测量设备推荐

七、发展趋势与前沿技术

随着对高可靠性与自动化测量需求的提升，四线测量法正向以下方向发展：

• 集成多通道自动扫描：支持多个电阻自动顺序测试；

• 与恒温控制集成：结合热漂测试、老化特性分析；

• 高频四端子测量：用于GHz级电路中阻抗行为研究；

• 可穿戴四探针探头：适用于微小芯片、柔性电路板等难以固定接触点的场景。

八、总结

四线测量法是一项解决微小电阻测量误差问题的核心技术，通过将测量电流路径与电压检测路径分离，显著提高了测量的准确性、稳定性与重复性。无论是在科研实验、工业检测，还是电子产品制造过程中，四线法都是精密电阻测试不可替代的重要方法。

正确掌握四线测量法的原理与应用技巧，对于提升产品品质、控制工艺误差和开展高精度科研具有重要意义。