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微電阻變化量測與微米級電壓測量：Kelvin 四線式量測法原理
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要量測微小的電阻變化（例如感測器隨溫度的微小阻值改變），以及微米級的電壓訊號，重點是不讓量測線路本身成為誤差的來源。這就是 Kelvin 四線式量測法的核心價值。
二線式量測的問題：引線電阻造成誤差
傳統二線式（2-wire）量測中，電流感測線與電壓量測線是同一對導線：
R_measured = R_real + 2 × R_lead
當 R_real 是毫歐姆級的微小電阻時，導線電阻 R_lead（通常 0.1Ω~1Ω）會完全淹沒真實讀數。
Kelvin 四線式量測原理
四線式（4-wire）量測使用兩對獨立的導線：
- 電流線（Force）：將已知電流注入待測電阻
- 電壓線（Sense）：直接連接在電阻兩端，量測電壓降
電壓表的輸入阻抗極高（通常是 10MΩ 以上），因此電壓感測線中的電流幾乎為零，導線電阻不會產生電壓降，量到的就是電阻兩端的真實電壓。
根據歐姆定律：R = V_measured / I_force
Keithley 2182A + 6221 的典型配置
Keithley 2182A（納伏表）和 6221（電流源）的組合是業界標準的低電壓/低電阻量測配置：
- 6221 提供一個精確的直流電流（從 100fA 到 100mA 可程式）
- 2182A 量測電壓（靈敏度達 1nV）
- 兩者配合四線式連接，eliminate 引線電阻誤差
溫度變化對微電阻的影響
微小電阻的量測通常用於溫度感測（RTD, Resistance Temperature Detector）：
R(T) = R₀ × [1 + α(T – T₀)]
以銅導線為例，α ≈ 0.00393/°C。室溫下每變化 1°C，電阻改變約 0.4%。
如果量測的是溫度感測器，則 R_change = R₀ × α × ΔT。要計算溫度：ΔT = ΔR / (R₀ × α)
減少熱電動勢（Thermal EMF）的方法
在微電壓量測中，另一個誤差來源是熱電動勢（Thermal EMF, V_thermal），來自於不同金屬接點組成的熱耦合。
解決方法：
- 交換電流方向量測（Current Reversal）：正向電流量一次，反向電流量一次，取平均值，可以消除固定方向的熱電動勢
- 使用杜美線（Dumet wire）：熱電效應較低的導線材料
- 保持接點溫度穩定：避免溫度梯度
相關分類：電阻