卡尔文测量电阻法(Kelvin Resistance Measurement)是一种用于精确测量低电阻值的四线测量技术,也被称为四端子测量法或四线法。这种方法由威廉·汤姆森(Lord Kelvin)开发,能有效消除测量导线和连接点的电阻对测量结果的影响。
卡尔文测量法使用四个端子连接到被测电阻:
通过将电流源和电压测量分开,卡尔文法消除了测量导线的电阻影响,使测量更加精确。
普通万用表测电阻只用两条线:

无论万用表内部电路如何复杂,简化后的模型就是一个电流源(自带电池供电),一个分压网络(旋转档位开关),一个电压表头(此处转换为阻值)。
这种方式易于实现,成本很低。内部电池经过分压之后从插孔输出,通过长长的表笔线给被测电阻施加一个电流,然后测量插孔之间的电压,最后通过欧姆定律就得到了被测电阻值。
能看到一些问题:在这个回路中,除了被测电阻之外,还存在电池内阻、表笔的线阻、插孔/插头的接触电阻、以及表笔和被测电阻之间的接触电阻,而且表笔和被测电阻之间接触的压力大小也会产生比较明显的变化。这些全部加起来称为干扰电阻。
如果被测电阻本身阻值较大,比如几百欧、几千欧,那么干扰电阻可以忽略不计。或者在测试之前把表笔短接,先记下万用表自身的干扰电阻值大小。根据设备的新旧程度不同、表笔用料的不同,一般来说这个阻值不会超过0.5欧姆,情况好的会降到只有几十毫欧。
把测试值减去这个干扰电阻,就得到了被测电阻大小,大多数场合下的精度也能接受。对于指针式万用表而言,则需要在表笔短路后,拧动归零螺丝来进行临时校准。但对于一些需要高精度的场合就不适合了,开尔文勋爵他提出了四线分离法,把电流和电压检测两条路径分离开来,彼此互不干扰,最终实现了小阻值的精确测量。

首先需要一个恒流源,恒流源就是不管负载如何变,它可以始终提供恒定的电流。我们知道,在一个回路中的各个地方的电流都是相同的。观察上图测试路径,恒流源引出两条线到被测电阻上,无论其中的接触电阻有多大,表笔的线阻有多大,电流始终保持不变。
另外再引出两条线来测电压,电压表的内阻非常大,大到可以忽略不计,因此跨接到被测电阻上,不会对结果产生影响。或者换句话说,产生的影响可以忽略不计。
在电流已知的情况下,读取电压表测量的值,根据欧姆定律得出被测电阻大小了。而且这个结果非常精确,无论接触电阻如何变化,接触压力如何变化,都不会影响最终结果。
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根据欧姆定律,电阻值计算为:
$$ R = \frac{V}{I} $$
其中: