Мост Кельвина (электротехника)

Мост Кельвина

Мост Кельвина (также называемый двойной мост Кельвина- в СССР , России, в некоторых странах мост Томсона) — это схема для измерения электрических сопротивлений, изобретённая У. Томсоном - см.: Томсон, Уильям (лорд Кельвин). Схема используется для измерения электрических сопротивлений менее 1 Ома. Её принцип действия подобен принципу действия моста Уитстона (Витстона), но в мосте Кельвина имеются добавочные сопротивления. Эти добавочные сопротивления, имеющие малые значения, в совокупности с конфигурацией моста существенно снижают ошибки измерения, вносимые падением напряжения на плече моста с высоким током (низким сопротивлением)..

Точность

Существуют двойные мосты, погрешность которых достигает 2 % при измерении сопротивлений от 1 мкОм до 25 Ом.

Промышленные образцы

В России и СССР выпускались ординарно - двойные мосты Р 39, Р329, Р3009 ( изготовитель - ПО "ЗИП", г. Краснодар), в которых сопротивления в диапазоне от 0,01 мкОм до 100 Ом измеряются схемой двойного моста, а 100мкОм до 100МОм - схемой одинарного моста. Часто омметры включают в себя мосты Кельвина среди других измерительных устройств, что позволяет расширить диапазон измеряемых сопротивлений. Например, таким омметром является Valhalla 4100 ATC Low-Range Омметр.

Принцип действия

Измерение производится путём настройки некоторых резисторов, составляющих мост. Баланс достигается, когда:

$R_x=R_2 \cdot \frac{R_3}{R_4}+R \cdot \frac{R_3 \cdot R'_4 - R'_3 \cdot R_4}{R_4 \cdot \left( R+R'_3 + R'_4\right)}$

Сопротивление R должно быть как можно меньшим (намного меньше, чем измеряемое сопротивление), и по этой причине обычно представляет собой короткую толстую проволоку из меди. Если условие R₃•R`<sub>4</sub> = R`₃•R₄ выполняется (и сопротивление R достаточно мало), вторым слагаемым в формуле выше можно пренебечь, и тогда измеряемое сопротивление можно посчитать по приближённой формуле:

$R_x \approx R_2 \cdot \frac{R_3}{R_4}$

Что эквивалентно мосту Уитстона.

При этом для исключения влияния проводов на точность измерения в диапазоне от 100 мкОм до 100 Ом измерения производятся по четырёхпроводной схеме подключения, при сопротивлениях более 100 Ом - по двухпроводной схеме.

См. также

• Омметр
• Мост Максвелла

Ссылки

• Kelvin Bridge
• Kelvin Bridge KB3 Data Sheet
• Valhalla 4100 ATC Low-Range Ohmmeter specifications
• Methods of Measuring Electrical Resistance — Edwin F. Northrup, 1912, full-text on Google Books — see chapter 6
• http://www.allaboutcircuits.com/vol_1/chpt_8/10.html

Литература

Основы метрологии и электрические измерения под ред. Е.М. Душина Л.,"Энергоатомиздат", 1987г.