اندازه گیری مقاومت / امپدانس با روش چهار سیمه کلوین

برای اندازه گیری مقاومت یا امپدانس بار، مولتی مترها اغلب از تکنیکی به نام "جریان ثابت" استفاده می کنند. در این روش، یک منبع جریانی با آمپر ثابت و شناخته شده در مدار تحت آزمایش جریان می یابد. مولتی متر به طور همزمان ولتاژ دو سوی بار را اندازه گیری می کند و از قانون اهم برای محاسبه مقاومت استفاده می کند که در این حالت فرمول R = V/I صادق است.
یک راه روش نسبتا ساده برای اندازه گیری مقاومت جریان ثابت، روش دو سیم است که روش دو پراب نیز نامیده می شود. این مستلزم اتصال دو پراب به بار تحت اندازه گیری، عبور جریان شناخته شده از طریق بار و اندازه گیری ولتاژ حاصل و سپس محاسبه مقاومت است. یک نمایش ساده از این تنظیمات در زیر نشان داده شده است:

در شکل بالا، پراب های شماره 1 و 2 جریان ثابتی را به بار مورد آزمایش وارد میکنند و همچنین ولتاژ دو طرف بار را برای تعیین مقاومت اندازه گیری می کنند.
روش دو سیم برای مقاومت بار یا امپدانس با مقادیر متوسط ​​تا زیاد خوب عمل می کند و لذا برای مقاومت‌های بار بسیار کم، مقاومت ذاتی سیمهای پراب و کنتاکت‌ها می‌تواند درصد قابل‌توجهی بر روی نتایج تاثیر بگذارد و اندازه‌گیری مقاومت بار را با مقادیر نادرست به ما نمایش دهد.

برای حل این مشکل، ابزارهای پیشرفته تر از یک روش به نام روش چهار سیم یا کلوین استفاده می کنند. همانطور که از نام آن پیداست، این روش شامل استفاده از چهار پراب در آرایشی شبیه به شکل زیر است:

در تصویر بالا از دو جفت پراب جداگانه استفاده شده است. جفت 1 و 2 (گاهی اوقات به عنوان پراب های "منبع" نامیده می شود) مقدار مشخصی جریان ثابت را فراهم می کند، مانند روش دو سیم.

علاوه بر این، تکنیک کلوین از جفت دوم پراب (با شماره 3 و 4 در بالا) برای سنجش ولتاژ استفاده می کند. این جفت دوم اغلب پراب "sense" نامیده می شود. استفاده از این پراب ها تضمین می کند که تنها ولتاژ در سراسر بار اندازه گیری می شود و مستقل از هر مقاومتی است که توسط پراب های جریان (منبع) ایجاد می شود و عملاً هیچ جریانی از پراب های sense عبور نمی کند. جریان در عوض از پراب های منبع عبور می کند و این اجازه می دهد تا برای سطح بالایی از حساسیت اندازه گیری و دقت، در زمانی که بار تحت آزمایش دارای مقاومت بسیار پایینی است بسیار مفید باشد . توانایی اندازه‌گیری دقیق مقاومت‌های پایین می‌تواند در کاربردهایی که شامل جریان بالا هستند، حیاتی باشد، زیرا حتی یک تغییر کوچک در مقاومت (مثلاً به دلیل نوسان دما) می‌تواند تأثیر قابل‌توجهی بر سطوح ولتاژ داشته باشد.

گروه شاوین آرنوکس فرانسه، خانواده ای از میکرواهم مترها را تولید میکند که قادر به انجام اندازه گیری های چهار سیمه برای مقاومت بار و امپدانس هستند.
این شامل میکرو اهم متر 200A مدل CA6292 است که اخیراً معرفی شده است. این ابزار برای آزمایش مقاومت های تماسی کیلدهای قدرت نوع EHV، اتصالات تماسی بوش، اتصالات جوشکاری یا هر کاربرد اندازه گیری با مقاومت کم طراحی شده است. مدل CA6292 می تواند جریان بالایی را تا 200 آمپر تولید کند و برای برآورده کردن الزامات استاندارد IEEE C57.09-1999 (5.15) برای آزمایش مقاومت تماسی کلیدهای قدرت طراحی شده است.
این ابزار می تواند مقادیر مقاومت را از 1μΩ تا 1Ω با دقت 0.1μΩ با جریان تا 200ADC و تا 5A در 1Ω اندازه گیری کند.

اتصال چهار سیم کلوین. در شکل بالا، یک میکرو اهم متر 200 آمپری مدل CA6292 مقاومت یک شنت را اندازه گیری می کند.

سایر مدلهای میکرو اهم متر گروه شاوین آرنوکس که تست 4 سیم را انجام می دهند عبارتند از:
■■ مدل 6240: این مدل یک میکرو اهم متر 10 آمپر فشرده و اقتصادی است که برای کاربردهایی مانند هوافضا، مخابرات، خودرو، آزمایشگاه های تحقیقاتی و بخش های تعمیر و نگهداری طراحی شده است. این ابزار سبک وزن (5 کیلوگرم) است و به راحتی می توان آن را در سایت های صنعتی یا سایر مکان های صعب العبور حمل کرد.
■■ مدل 6255: این میکرو اهم متر 10 آمپری نیز به راحتی قابل حمل است و با دقت بسیار بالا و  دارای حالت جبران دما بوده و در مکان های مختلف قابل استفاده است. محدوده اندازه گیری گسترده ای (0.1μΩ تا 2500Ω) ارائه می دهد و سه حالت اندازه گیری بهینه متناسب با کاربرد القایی inductive (ترانسفورماتورهای کوچک، موتورها، دیزلها و غیره)، غیر القایی non inductive (تماسی، متالیزاسیون و موارد دیگر)، و غیر القایی خودکار automatic non-inductive را در خود جای داده است.
توجه داشته باشید که روش چهار سیم برای همه کاربردها مناسب نیست. به عنوان مثال، هنگامی که مقاومت بار زیاد است، مقاومت در پراب ها به عنوان درصدی از مقاومت کلی نسبتا ناچیز است و بنابراین حاشیه خطای غیرقابل قبولی ایجاد نمی کند. علاوه بر این، اندازه گیری بارهای مقاومتی بالا مستلزم آن است که مقدار جریان ثابت با مقدار کم تزریق شود. در نتیجه، مقاومت نشتی زمین می‌تواند نقش مهمی در اندازه‌گیری مقاومت کلی داشته باشد و این فرآیند اندازه‌گیری را نادرست می‌کند.
توجه داشته باشید که مدل CA6292 مشکل نشت زمین را با ارائه حالتی به نام "هر دو طرف زمین"(Both Sides Grounded)(BSG) کاهش می دهد. تاسیسات به ترانسفورماتور نیاز دارند که از زمین های ایمنی در هر دو طرف برای آزمایش ایمنی و عملکرد استفاده کنند. در حالت BSG، همانطور که در شکل نشان داده شده است مدل CA6292 از یک پراب جریان DC خارجی برای اندازه گیری و حذف جریان نشتی زمین از کل جریان آزمایش استفاده می کند، است.