Hur Kelvin-dubbelbro mäter ultralåga resistanser

Kelvin-dubbelbron är ett precisionsinstrument designat för att mäta mycket låga resistanser – ner till milliohm – där en standard Wheatstone-bro misslyckas på grund av lednings- och kontaktmotstånd.

Varför en dubbel bro?

Vid lågresistansmätning blir motståndet i anslutningsledningar och kontakter signifikant jämfört med det okända motståndet. Kelvin-bron lägger till en andra uppsättning kvotarmar för att eliminera dessa parasitära motstånd.

Kretslayout

Bron har två parallella grenar:

• Gren A: Innehåller det okända motståndet X i serie med dess ledmotstånd.
• Gren B: Innehåller ett standardmotstånd Rₛ och ett variabelt motstånd R.

Två ytterligare kvotarmar (R₁, R₂ och R₁', R₂') kopplar förbindelserna av det okända och standardmotståndet till en galvanometer G.

Balanseringsprocedur

1. Justera det variabla motståndet R tills galvanometern visar noll (nollvillkor).
2. Vid balans är potentialskillnaden mellan de två mellanliggande förbindelserna noll.
3. Det okända motståndet beräknas som X = Rₛ × (R₂ / R₁), förutsatt att kvotarmarna är matchade (R₁/R₂ = R₁'/R₂').

Applikationer

• Kalibrering av shunts och standardmotstånd.
• Test av kontaktmotstånd för brytare, reläer, kopplingar.
• Mätning av vikningsmotstånd för transformatorer och motorer.
• Kvalitetskontroll i precisionsindustri.

Kelvin-bron förblir en hörnsten i elektrisk metrologi, möjliggör korrekt karaktärisering av komponenter där även mikroohm betyder något.