A fejezet a mérési feladatot fizikai rendszerként tárgyalja. A cél az etalon, a kapcsolás, a környezet, az időfüggő hatások és az ISO/IEC 17025 szerinti bizonyítékok egyetlen konzisztens modellbe rendezése.
Miért nem elég két vezeték?
Kétvezetékes mérésnél a kijelzett eredmény a mérendő ellenállás mellett tartalmazza a vezetékek, csatlakozók és kontaktusok ellenállását is. Kis ellenállásoknál ez nem korrekciós apróság, hanem a measurand hibás definíciója. A négyvezetékes módszer külön force ágon vezeti a mérőáramot, és nagy bemeneti impedanciájú sense ágon méri a potenciálkülönbséget.
A Kelvin-pont fizikai jelentése
A négyvezetékes mérés nem automatikusan hibamentes. A mért ellenállást az a két geometriai potenciálpont határozza meg, ahol a sense vezeték csatlakozik. Ha a force és sense csatlakozások helyzete változik, vagy a kontaktfelület nem reprodukálható, a measurand is megváltozhat. Shuntök és busbarok esetében milliméteres eltérés is kimutatható különbséget okozhat.
Négyterminál és négyterminál-pár
Alacsony és közepes ellenállásoknál a négyterminál definíció gyakran elegendő. Nagy pontosságú AC vagy nagy ellenállású méréseknél azonban az árnyékolások és visszavezető utak miatt négyterminál-pár kialakításra lehet szükség. A kábel külső vezetője, a guard és a képernyő nem pusztán EMC-kiegészítő, hanem a mérési modell része.
Kontaktusok és termoelektromos feszültségek
A sense ágon folyó áram kicsi, de a különböző fémek találkozásánál termoelektromos feszültség keletkezhet. Kis ellenállásnál a mérőfeszültség mikrovolt nagyságrendű, ezért a termo-EMF a jel jelentős része lehet. Áramfordítás, polaritásváltás és megfelelő várakozási idő segít szétválasztani az ohmos és termoelektromos komponenst.
Gyakori hibás bekötések
Tipikus hiba, hogy a sense csipesz a force csipesz külső oldalára kerül, így a kontaktellenállás egy része bekerül a mérésbe. Szintén hibás a közös banánhüvelyben létrehozott négyvezetékesnek nevezett kapcsolat, ha a szétválasztás csak a kábel másik végén történik. A Kelvin-elvnek a mérendő objektum definíciós pontjáig fenn kell állnia.
Validálási kísérletek
A módszer validálásakor érdemes megváltoztatni a force kábel ellenállását, a csatlakozási nyomatékot és a kábelvezetést. A helyesen kialakított sense mérésnek ezekre csak a másodrendű hő- és geometriai hatásokon keresztül szabad reagálnia. A polaritásváltás előtti és utáni értékek különbsége érzékeny diagnosztikai jel.
A gyártói pontossági specifikáció csak egy információforrás. Az érvényes kalibrálási eredményhez a tényleges mérési konfiguráció, a referencia használati állapota és a kritikus befolyásoló mennyiségek dokumentált kontrollja szükséges.