DE202018006813U1 - Vorrichtung zum Charakterisieren des elektrischen Widerstandes eines Messobjekts - Google Patents

Abstract

Messvorrichtung (1) zum Charakterisieren des elektrischen Widerstandes eines Messobjekts (3), aufweisend:
- eine elektrische Energiequelle (5) mit einem ersten Pol (7) und einem zweiten Pol (9) zum Bereitstellen eines elektrischen Stromes als Eingangsstrom,
- eine Spannungsmesseinrichtung (11) mit einem ersten Messeingang (13) und einem zweiten Messeingang (15) zum Erfassen einer elektrischen Spannung als Ausgangsspannung,
- mindestens einen ersten Anschlusskontakt (16) zum Anschließen einer ersten Kontaktelektrode (17), einen zweiten Anschlusskontakt (18) zum Anschließen einer zweiten Kontaktelektrode (19), einen dritten Anschlusskontakt (20) zum Anschließen einer dritten Kontaktelektrode (21), und einen vierten Anschlusskontakt (22) zum Anschließen einer vierten Kontaktelektrode (23), wobei die erste, zweite, dritte und vierte Kontaktelektrode (17, 19, 21, 23) zum elektrischen Kontaktieren des Messobjekts (3) vorgesehen sind,
- eine Schalteinrichtung (27), die zum variablen paarweisen elektrischen Verbinden je eines des ersten Pols (7), des zweiten Pols (9), des ersten Messeingangs (13) und des zweiten Messeingangs (15) einerseits mit je einem der vier Anschlusskontakte (16, 18, 20, 22) andererseits derart ausgebildet ist, dass
- die Messvorrichtung zum Durchführen mindestens einer ersten und einer zweiten Messsequenz ausgebildet ist, wobei
- in der ersten Messsequenz mittels der Schalteinrichtung (27) der erste Anschlusskontakt (16) mit einem der beiden Pole (7, 9), der zweite Anschlusskontakt (18) mit dem anderen der beiden Pole (9, 7), der dritte Anschlusskontakt (20) mit einem der beiden Messeingänge (13, 15), und der vierte Anschlusskontakt (22) mit dem anderen der beiden Messeingänge (15, 13) elektrisch verbunden ist, wobei der zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlusskontakt vorliegende Eingangsstrom als erstes Eingangsstromsignal (I₁₂) erfasst wird, und wobei die zwischen dem dritten und dem vierten Anschlusskontakt vorliegende Spannung als erstes Ausgangsspannungssignal (U₃₄) erfasst wird,
- in der zweiten Messsequenz mittels der Schalteinrichtung (27) der dritte Anschlusskontakt (20) mit einem der beiden Pole (7, 9), der vierte Anschlusskontakt (22) mit dem anderen der beiden Pole (9, 7), der erste Anschlusskontakt (16) mit einem der beiden Messeingänge (13, 15), und der zweite Anschlusskontakt (18) mit dem anderen der beiden Messeingänge (15, 13) elektrisch verbunden ist, wobei der zwischen dem dritten und dem vierten Anschlusskontakt vorliegende Eingangsstrom als zweites Eingangsstromsignal (I₃₄) erfasst wird, und wobei die zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlusskontakt vorliegende Spannung als zweites Ausgangsspannungssignal (U₂₁) erfasst wird, und
- wobei die Messvorrichtung (1) unter Einbeziehung des ersten und des zweiten Eingangsstromsignals sowie des ersten und des zweiten Ausgangsspannungssignals zum Ermitteln des Längswiderstandes (R_long) des Messobjekts (3) ausgebildet ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Charakterisieren des elektrischen Widerstandes eines Messobjekts, insbesondere zum Ermitteln des Längswiderstandes eines Messobjektes.
• Das Charakterisieren des elektrischen Widerstandes von Messobjekten ist in vielen Bereichen der Industrie und Wissenschaft von Bedeutung, z.B. zur Charakterisierung von Materialien oder elektrischen Bauelementen. Der elektrische Widerstand ist in der Regel keine skalare Größe, sondern ein Tensor mit mehreren unterschiedlichen Komponenten. Der Widerstandstensor verknüpft die räumliche Orientierung des Stroms mit der räumlichen Orientierung der Spannung. Der Widerstand kann, z.B. für Materialschichten, durch den Längswiderstand und den Querwiderstand charakterisiert werden. Für einen Strom, der innerhalb einer Schicht (und parallel zu der Schicht) verläuft, charakterisiert der Längswiderstand das Verhältnis zwischen dem Strom und der parallel zu diesem Strom vorliegenden Spannung, und der Querwiderstand charakterisiert das Verhältnis zwischen dem Strom und der innerhalb der Schicht (und parallel zu der Schicht) senkrecht zu diesem Strom vorliegenden Spannung. Vorliegend sind mit den Begriffen Widerstand, Strom und Spannung der elektrische Widerstand, der elektrische Strom bzw. die elektrische Spannung bezeichnet, sofern sich nicht aus dem Kontext etwas anderes ergibt. Die Komponenten des Widerstandstensors werden auch als Widerstandskomponenten bezeichnet.
• Die einzelnen Komponenten des Widerstandstensors können z.B. ermittelt werden, indem zur Ermittlung jeder einzelnen Tensorkomponente eine Probe mit einer derartigen Probengeometrie hergestellt wird und in einer derartigen Beschaltungsgeometrie elektrisch vermessen wird, dass für die vorliegende Proben- und Beschaltungsgeometrie bis auf die zu ermittelnde Einzelkomponente alle Komponenten vernachlässigbar sind. Die zur Ermittlung einer Einzelkomponente verwendete Probe kann z.B. so strukturiert und in einer Vierpunktmessung elektrisch beschaltet werden, dass durch die vorgegebene Stromrichtung und die vorgegebenen Spannungsabgriffspositionen der Widerstand im Wesentlichen allein durch die zu ermittelnden Einzelkomponente gegeben ist. So ist z.B. bei einer Probe in Form eines rechtwinkligen Kreuzes mit vier Kreuzarmen, bei der ein Strom durch zwei einander gegenüberliegende Kreuzarme geschickt wird, der Einfluss des Längswiderstandes Null bzw. vernachlässigbar klein, sodass sich mittels Erfassens der zwischen den beiden anderen einander gegenüberliegenden Kreuzarmen resultierenden Spannung der Querwiderstand ermitteln lässt.
• Somit kann jede einzelne Komponente des Widerstandstensors mittels einer Probe mit einer entsprechenden Probengeometrie ermittelt werden. Dabei müssen zur Ermittlung unterschiedlicher Komponenten mehrere Proben bzw. Messobjekte mit unterschiedlichen Probengeometrien hergestellt werden, was mit einem entsprechenden Zeit- und Materialaufwand einhergeht. Zudem sind dabei aufgrund der begrenzten Genauigkeit der herstellbaren Probengeometrien auch die ermittelten Widerstandskomponenten mit einer entsprechenden Ungenauigkeit behaftet. Schließlich lassen sich mit dieser Methode unterschiedliche Widerstandskomponenten lediglich für unterschiedliche Probengeometrien oder Probenbereiche ermitteln (und nicht für ein und dieselbe Probe bzw. ein und denselben Probenbereich), wodurch weitere Ungenauigkeiten resultieren.
• Durch die Erfindung soll eine Vorrichtung bereitgestellt werden, mittels derer der elektrische Widerstand, insbesondere der Längswiderstand, eines Messobjektes unkompliziert mit hoher Genauigkeit charakterisierbar ist. Die Vorrichtung kann z.B. zur gleichzeitigen Ermittlung des Längs- und des Querwiderstandes des Messobjektes ausgebildet sein.
• Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung (im Folgenden auch als Messvorrichtung bezeichnet) zum Charakterisieren des elektrischen Widerstandes eines Messobjektes bereitgestellt. Die Messvorrichtung kann z.B. zum Ermitteln unterschiedlicher Komponenten des Widerstandstensors ausgebildet sein, z.B. zum Ermitteln des Längswiderstandes und/oder des Querwiderstandes des Messobjektes. Der Längswiderstand wird auch als Longitudinalwiderstand bezeichnet, der Querwiderstand wird auch als Transversalwiderstand bezeichnet.
• Das Messobjekt ist bevorzugt derart ausgebildet, dass seine Ausdehnung in zwei der drei Raumdimensionen größer ist als seine Ausdehnung in der dritten Raumdimension. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist das Messobjekt bevorzugt eine Materialschicht, deren Länge und Breite größer ist als deren Dicke. Eine derartige Materialschicht ist also im Wesentlichen zweidimensional bzw. kann als zweidimensional angenommen werden.
• Die Messvorrichtung weist eine elektrische Energiequelle zum Bereitstellen eines elektrischen Stromes als Eingangsstrom auf. Die Energiequelle weist einen ersten Pol und einen zweiten Pol auf, wobei der Eingangsstrom zwischen diesen beiden elektrischen Polen bereitgestellt wird. Die Pole bilden die Anschlussstellen der Energiequelle und werden daher auch als erster und zweiter Anschlusspol bezeichnet. Die Energiequelle kann eine elektrische Stromquelle sein, z.B. eine Stromquelle zum Bereitstellen eines Gleichstromes oder Wechselstromes. Alternativ kann die Energiequelle eine elektrische Spannungsquelle sein, z.B. eine Spannungsquelle zum Bereitstellen einer Gleichspannung oder Wechselspannung.
• Die Messvorrichtung weist zudem eine Spannungsmesseinrichtung zum Erfassen bzw. Messen einer elektrischen Spannung auf. Die Spannungsmesseinrichtung weist einen ersten und einen zweiten Messeingang auf und ist zum Erfassen der zwischen diesen beiden Messeingängen vorliegenden Spannung als Ausgangsspannung ausgebildet.
• Die Messvorrichtung weist mindestens vier Anschlusskontakte auf, wobei jeder der Anschlusskontakte zum elektrischen Verbinden mit einer Kontaktelektrode unter Ausbildung einer elektrischen Verbindung zwischen dem Anschlusskontakt und der Kontaktelektrode vorgesehen ist, und wobei die Kontaktelektroden zum elektrischen Kontaktieren des Messobjekts vorgesehen sind. Die Messvorrichtung weist somit mindestens einen ersten Anschlusskontakt zum Anschließen (d.h. elektrischen Verbinden mit) einer ersten Kontaktelektrode daran, einen zweiten Anschlusskontakt zum Anschließen einer zweiten Kontaktelektrode daran, einen dritten Anschlusskontakt zum Anschließen einer dritten Kontaktelektrode daran, und einen vierten Anschlusskontakt zum Anschließen einer vierten Kontaktelektrode daran auf, wobei die erste, zweite, dritte und vierte Kontaktelektrode zum elektrischen Kontaktieren des Messobjekts vorgesehen sind. Die Messvorrichtung kann mittels der Anschlusskontakte z.B. zum Ausbilden einer lösbaren Verbindung (z.B. einer lösbaren Steckverbindung) zwischen den Anschlusskontakten und den Kontaktelektroden ausgebildet sein. Die Messvorrichtung kann somit vier Anschlusskontakte zum Ausbilden einer lösbaren elektrischen Verbindung zu je einer Kontaktelektrode aufweisen. Die Anschlusskontakte können z.B. als Anschlussbuchsen ausgebildet sein.
• Die Messvorrichtung kann demgemäß mindestens vier Elektroden (auch als Kontaktelektroden bezeichnet) aufweisen, die zum elektrischen Kontaktieren des Messobjekts vorgesehen sind. Die Messvorrichtung kann somit mindestens eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Kontaktelektrode aufweisen. Jede der Kontaktelektroden weist eine zum Kontaktieren des Messobjekts vorgesehene freiliegende Kontaktstelle auf. Bei der bestimmungsgemäßen Verwendung der Messvorrichtung ist die erste Kontaktelektrode unter Ausbildung einer elektrischen Verbindung an den ersten Anschlusskontakt angeschlossen, die zweite Kontaktelektrode unter Ausbildung einer elektrischen Verbindung an den zweiten Anschlusskontakt angeschlossen, die dritte Kontaktelektrode unter Ausbildung einer elektrischen Verbindung an den dritten Anschlusskontakt angeschlossen, und die vierte Kontaktelektrode unter Ausbildung einer elektrischen Verbindung an den vierten Anschlusskontakt angeschlossen. Bei der bestimmungsgemäßen Verwendung der Messvorrichtung befinden sich zudem alle Kontaktelektroden im physischen Kontakt mit dem Messobjekt, wobei die Kontaktstelle jeder Kontaktelektrode im physischen Kontakt mit dem Messobjekt steht.
• Des Weiteren weist die Messvorrichtung eine Schalteinrichtung auf. Die Schalteinrichtung ist zum variablen paarweisen elektrischen Verbinden je eines des ersten Pols der Energiequelle, des zweiten Pols der Energiequelle, des ersten Messeingangs der Spannungsmesseinrichtung und des zweiten Messeingangs der Spannungsmesseinrichtung einerseits mit je einem des ersten Anschlusskontakts, des zweiten Anschlusskontakts, des dritten Anschlusskontakts und des vierten Anschlusskontakts andererseits ausgebildet. Bei der bestimmungsgemäßen Verwendung der Messvorrichtung ist jeder der Anschlusskontakte mit der jeweiligen Kontaktelektrode verbunden, sodass die Messvorrichtung mittels der Schalteinrichtung zum variablen paarweisen elektrischen Verbinden je eines des ersten Pols, des zweiten Pols, des ersten Messeingangs und des zweiten Messeingangs einerseits mit je einer der ersten Kontaktelektrode, der zweiten Kontaktelektrode, der dritten Kontaktelektrode und der vierten Kontaktelektrode andererseits ausgebildet ist. Mittels der Schalteinrichtung können somit unterschiedliche elektrische Beschaltungskonfigurationen der Kontaktelektroden realisiert bzw. ausgebildet werden, wobei jeweils der erste Pol mit einer der vier Kontaktelektroden, der zweite Pol mit einer der vier Kontaktelektroden (insbesondere mit einer anderen der vier Kontaktelektroden als der erste Pol), der erste Messeingang mit einer der vier Kontaktelektroden (insbesondere mit einer anderen der vier Kontaktelektroden als der erste Pol und der zweite Pol), und der zweite Messeingang mit einer der vier Kontaktelektroden (insbesondere mit einer anderen der vier Kontaktelektroden als der erste Pol, der zweite Pol und der erste Messeingang) elektrisch verbunden ist. Die Schalteinrichtung ist zum variablen paarweisen elektrischen Verbinden der genannten Elemente ausgebildet, d.h. mittels der Schalteinrichtung können mindestens zwei unterschiedliche Beschaltungskonfigurationen ausgebildet werden.
• Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Schalteinrichtung zum Realisieren von mehr als zwei Beschaltungskonfigurationen ausgebildet ist, z.B. zum Realisieren aller möglichen Beschaltungskonfigurationen. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass die Schalteinrichtung derart ausgebildet ist, dass von ihr der erste Pol mit einem beliebigen der vier Anschlusskontakte (und somit mit einer beliebigen der vier Kontaktelektroden) verbunden werden kann, der zweite Pol mit einem beliebigen der drei verbleibenden Anschlusskontakte (und somit mit einer beliebigen der drei verbleibenden Kontaktelektroden) verbunden werden kann, der erste Messeingang mit einem beliebigen der zwei verbleibenden Anschlusskontakte (und somit mit einer beliebigen der zwei verbleibenden Kontaktelektroden) verbunden werden kann, und der zweite Messeingang mit dem einzigen verbleibenden Anschlusskontakt (und somit mit der einzigen verbleibenden Kontaktelektrode) verbunden werden kann. Mit „verbinden“ bzw. „Verbindung“ wird vorliegend ein elektrisches Verbinden bzw. eine elektrische Verbindung bezeichnet, d.h. das Ausbilden einer elektrisch leitfähigen Verbindung, sofern sich aus dem Kontext nichts anderes ergibt.
• Bei der bestimmungsgemäßen Verwendung der Messvorrichtung stehen die Anschlusskontakte im Kontakt mit den Kontaktelektroden und die Kontaktelektroden im Kontakt mit dem Messobjekt, wobei mittels der elektrischen Energiequelle ein Stromfluss in dem Messobjekt generiert wird. Die Messvorrichtung ist derart ausgebildet, dass von ihr jeweils der zwischen den beiden Anschlusskontakten bzw. Kontaktelektroden, die mit den beiden Polen der Energiequelle verbunden sind, fließende Eingangsstrom als Eingangsstromsignal erfasst werden kann. Das Eingangsstromsignal beschreibt den Eingangsstrom als Funktion der Zeit, sodass von der Messvorrichtung der Eingangsstrom-Zeitverlauf als Eingangsstromsignal erfasst wird.
• Aufgrund des eingebrachten Eingangsstroms wird zwischen den beiden anderen Kontaktelektroden (also den mit den beiden Messeingängen der Spannungsmesseinrichtung verbundenen Kontaktelektroden) eine Spannung hervorgerufen. Von der Messvorrichtung kann mittels der Spannungsmesseinrichtung die zwischen den beiden Anschlusskontakten bzw. Kontaktelektroden, die mit den beiden Messeingängen der Spannungsmesseinrichtung verbunden sind, vorliegende Spannung als Ausgangsspannungssignal erfasst werden. Das Ausgangsspannungssignal beschreibt die Ausgangsspannung als Funktion der Zeit, sodass von der Messvorrichtung mittels der Spannungsmesseinrichtung der Ausgangsspannungs-Zeitverlauf als Ausgangsspannungssignal erfasst wird.
• Indem mittels der Schalteinrichtung unterschiedliche Beschaltungskonfigurationen der Kontaktelektroden ausgebildet werden können, kann mittels der Messvorrichtung für unterschiedliche Beschaltungskonfigurationen jeweils das Eingangsstromsignal und das Ausgangsspannungssignal erfasst werden, und basierend auf den mehreren Eingangsstromsignalen und den mehreren Ausgangsspannungssignalen der elektrische Widerstand bzw. Widerstandstensor des Messobjekts charakterisiert werden, z.B. ermittelt werden. Demgemäß kann die Messvorrichtung zum Charakterisieren bzw. Ermitteln unterschiedlicher Widerstandskomponenten basierend auf den für unterschiedliche Beschaltungskonfigurationen erfassten Eingangsstromsignalen und Ausgangsspannungssignalen ausgebildet sein.
• Die Messvorrichtung ist zum Durchführen mindestens einer ersten und einer zweiten Messsequenz mit unterschiedlichen Beschaltungskonfigurationen wie folgt ausgebildet. Diesbezüglich ist insbesondere die Schalteinrichtung zum variablen paarweisen elektrischen Verbinden je eines des ersten Pols, des zweiten Pols, des ersten Messeingangs und des zweiten Messeingangs einerseits mit je einem der vier Anschlusskontakte (und somit mit je einer der vier Kontaktelektroden) andererseits derart ausgebildet, dass von der Messvorrichtung die für die erste und zweite Messsequenz erforderlichen Beschaltungskonfigurationen realisierbar sind. Die erste und zweite Messsequenz können in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden.
• In der ersten Messsequenz ist mittels der Schalteinrichtung der erste Anschlusskontakt (und somit bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Messvorrichtung die erste Kontaktelektrode) mit einem der beiden Pole der Energiequelle, der zweite Anschlusskontakt (bzw. die zweite Kontaktelektrode) mit dem anderen der beiden Pole der Energiequelle, der dritte Anschlusskontakt (bzw. die dritte Kontaktelektrode) mit einem der beiden Messeingänge der Spannungsmesseinrichtung, und der vierte Anschlusskontakt (bzw. die vierte Kontaktelektrode) mit dem anderen der beiden Messeingänge der Spannungsmesseinrichtung elektrisch verbunden. Demgemäß liegt in der ersten Messsequenz der Eingangsstrom zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlusskontakt (bzw. zwischen der ersten und der zweiten Kontaktelektrode) vor und wird von der Messvorrichtung als erstes Eingangsstromsignal erfasst. Mittels der Spannungsmesseinrichtung wird in der ersten Messsequenz die zwischen dem dritten und vierten Anschlusskontakt (bzw. zwischen der dritten und vierten Kontaktelektrode) vorliegende Spannung als erstes Ausgangsspannungssignal erfasst.
• In der zweiten Messsequenz ist mittels der Schalteinrichtung der dritte Anschlusskontakt (bzw. die dritte Kontaktelektrode) mit einem der beiden Pole der Energiequelle, der vierte Anschlusskontakt (bzw. die vierte Kontaktelektrode) mit dem anderen der beiden Pole der Energiequelle, der erste Anschlusskontakt (bzw. die erste Kontaktelektrode) mit einem der beiden Messeingänge der Spannungsmesseinrichtung, und der zweite Anschlusskontakt (bzw. die zweite Kontaktelektrode) mit dem anderen der beiden Messeingänge der Spannungsmesseinrichtung elektrisch verbunden. Demgemäß liegt in der zweiten Messsequenz der Eingangsstrom zwischen dem dritten und dem vierten Anschlusskontakt (bzw. zwischen der dritten und der vierten Kontaktelektrode) vor und wird von der Messvorrichtung als zweites Eingangsstromsignal erfasst. Mittels der Spannungsmesseinrichtung wird in der zweiten Messsequenz die zwischen dem ersten und zweiten Anschlusskontakt (bzw. zwischen der ersten und zweiten Kontaktelektrode) vorliegende Spannung als zweites Ausgangsspannungssignal erfasst.
• Die Messvorrichtung ist, z.B. mittels einer entsprechend ausgebildeten Auswerteeinrichtung, zum Ermitteln des Längswiderstandes und/oder des Querwiderstandes des Messobjekts unter Einbeziehung des ersten und des zweiten Eingangsstromsignals sowie des ersten und des zweiten Ausgangsspannungssignals ausgebildet. Anhand der erfassten Eingangsstromsignale und Ausgangsspannungssignale ist für ein und dasselbe Messobjekt die Ermittlung des Längswiderstandes und auch die gleichzeitige Ermittlung des Längs- und des Querwiderstandes ermöglicht, wodurch die unkomplizierte Ermittlung dieser Widerstandskomponenten mit hoher Genauigkeit ermöglicht ist. Insbesondere können der Längs- und der Querwiderstand ohne Veränderung der Probe bzw. des Messobjekts gleichzeitig bestimmt werden.
• Die Messvorrichtung kann z.B. derart ausgebildet sein, dass
• - in der ersten Messsequenz der erste Anschlusskontakt (bzw. die erste Kontaktelektrode) mit dem ersten Pol, der zweite Anschlusskontakt (bzw. die zweite Kontaktelektrode) mit dem zweiten Pol, der dritte Anschlusskontakt (bzw. die dritte Kontaktelektrode) mit dem ersten Messeingang und der vierte Anschlusskontakt (bzw. die vierte Kontaktelektrode) mit dem zweiten Messeingang elektrisch verbunden ist, und
• - in der zweiten Messsequenz der dritte Anschlusskontakt (bzw. die dritte Kontaktelektrode) mit dem ersten Pol, der vierte Anschlusskontakt (bzw. die vierte Kontaktelektrode) mit dem zweiten Pol, der zweite Anschlusskontakt (bzw. die zweite Kontaktelektrode) mit dem ersten Messeingang und der erste Anschlusskontakt (bzw. die erste Kontaktelektrode) mit dem zweiten Messeingang elektrisch verbunden ist, oder
• - in der zweiten Messsequenz der vierte Anschlusskontakt (bzw. die vierte Kontaktelektrode) mit dem ersten Pol, der dritte Anschlusskontakt (bzw. die dritte Kontaktelektrode) mit dem zweiten Pol, der erste Anschlusskontakt (bzw. die erste Kontaktelektrode) mit dem ersten Messeingang und der zweite Anschlusskontakt (bzw. die zweite Kontaktelektrode) mit dem zweiten Messeingang elektrisch verbunden ist.
• Durch diese Wahl der Beschaltungskonfigurationen liegt in der ersten Messsequenz die gleiche Händigkeit zwischen eingebrachtem Strom und abgegriffener Spannung vor wie in der zweiten Messsequenz, d.h. die gleiche relative Orientierung des eingebrachten Stromes zu der abgegriffenen Spannung (diese Orientierung kann veranschaulicht werden durch die Orientierung der Verbindungsrichtung, die von der mit dem ersten Pol in Verbindung stehenden Kontaktelektrode zu der mit dem zweiten Pol in Verbindung stehenden Kontaktelektrode weist, relativ zu der Verbindungsrichtung, die von der mit dem ersten Messeingang in Verbindung stehenden Kontaktelektrode zu der mit dem zweiten Messeingang in Verbindung stehenden Kontaktelektrode weist). Indem in der ersten Messsequenz die gleiche Händigkeit vorliegt wie in der zweiten Messsequenz, kann auf unkomplizierte Art eine hochgenaue Erfassung des Längs- und/oder Querwiderstandes erfolgen.
• Gemäß einer Ausführungsform ist die Messvorrichtung zum Ermitteln eines ersten Widerstandswertes aus dem ersten Ausgangsspannungssignal und dem ersten Eingangsstromsignal und zum Ermitteln eines zweiten Widerstandswertes aus dem zweiten Ausgangsspannungssignal und dem zweiten Eingangsstromsignal ausgebildet. Die Art und Weise der Berechnung der Widerstandswerte für unterschiedliche Beschaltungskonfigurationen wird nachfolgend genauer erläutert.
• Für eine vorgegebene Beschaltungskonfiguration ermittelt sich der Widerstandswert aus dem in dieser Beschaltungskonfiguration vorliegenden Ausgangsspannungssignal und dem in dieser Beschaltungskonfiguration vorliegenden Eingangsspannungssignal. Im Folgenden wird mit (i, j, k, l) die Beschaltungskonfiguration bezeichnet, in welcher der erste Pol der Energiequelle mit dem i-ten Anschlusskontakt (bzw. mit der i-ten Kontaktelektrode), der zweite Pol der Energiequelle mit dem j-ten Anschlusskontakt (bzw. mit der j-ten Kontaktelektrode), der erste Messeingang der Spannungsmesseinrichtung mit dem k-ten Anschlusskontakt (bzw. mit der k-ten Kontaktelektrode), und der zweite Messeingang der Spannungsmesseinrichtung mit dem l-ten Anschlusskontakt (bzw. mit der l-ten Kontaktelektrode) elektrisch verbunden ist, sodass bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Messvorrichtung der Eingangsstrom I_ij zwischen der i-ten und der j-ten Kontaktelektrode fließt und die Ausgangsspannung U_kl zwischen der k-ten und der l-ten Kontaktelektrode abgegriffen wird. Der in der Beschaltungskonfiguration (i, j, k, l) vorliegende Widerstandswert wird mit R_ijkl bezeichnet.
• Für den Fall, dass der Eingangsstrom ein Gleichstrom ist, ist für die Beschaltungskonfiguration (i, j, k, l) der Widerstandswert R_ijkl gegeben durch den Quotienten aus der Ausgangsspannung U_kl, die zwischen der k-ten Kontaktelektrode und der l-ten Kontaktelektrode (und somit zwischen dem k-ten Anschlusskontakt und dem l-ten Anschlusskontakt) vorliegt, und dem Eingangsstrom I_ij, der zwischen der i-ten Kontaktelektrode und der j-ten Kontaktelektrode (und somit zwischen dem i-ten Anschlusskontakt und dem j-ten Anschlusskontakt) fließt, sodass der Widerstandswert R_ijkl als $$R_{ijkl}=U_{kl}/I_{ij}$$

  

  geschrieben werden kann.
• Für den Fall, dass der Eingangsstrom ein (z.B. periodischer) Wechselstrom ist, kann der zwischen der i-ten und der j-ten Kontaktelektrode (und somit auch zwischen dem i-ten und dem j-ten Anschlusskontakt) vorliegende Eingangsstrom I_ij(t) geschrieben werden als Fourier-Reihe der Form $$I_{ij}\left(t\right)={\mathrm{\Sigma }}_n{I}_{ij}^n\cdot \text{sin}\left(n\cdot \omega \cdot t+{\phi }_{ij}^n\right)$$

  

  und die zwischen der k-ten und der l-ten Kontaktelektrode (und somit auch zwischen dem k-ten und dem l-ten Anschlusskontakt) vorliegende Ausgangsspannung U_kl(t) kann als Fourier-Reihe der Form $$U_{kl}\left(t\right)={\mathrm{\Sigma }}_n{U}_{kl}^n\cdot \text{sin}\left(n\cdot \omega \cdot t+{\phi }_{kl}^n\right)$$

  

  geschrieben werden, wobei mit ω die Grundfrequenz bezeichnet ist, mit t die Zeit bezeichnet ist, n eine natürliche Zahl ist, mit $I_{ij}^n$

  

  bzw. $U_{kl}^n$

  

  die Amplitude des jeweiligen Frequenzanteils bei der Frequenz n · ω bezeichnet ist, und mit ${\phi }_{ij}^n$

  

  bzw. ${\phi }_{kl}^n$

  

  ein Phasenanteil des jeweiligen Frequenzanteils bezeichnet ist (der die Anfangsphase zum Zeitpunkt t = 0 kennzeichnet).
• Mit diesen Bezeichnungen ergibt sich für die Beschaltungskonfiguration (i, j, k, l) der Widerstandswert R_ijkl aus den zu n = 1 zugehörigen Frequenzanteilen der Fourier-Reihen für I_ij(t) und U_kl(t), wobei der Widerstandswert R_ijkl zu einem komplexen Widerstandswert der Form $$R_{ijkl}=Re\left(R_{ijkl}\right)+i\cdot Im\left(R_{ijkl}\right)$$

  

  wird, wobei Re(R_ijkl) den Realteil und Im(R_ijkl) den Imaginärteil bezeichnet, und wobei der Realteil durch $$Re\left(R_{ijkl}\right)=U_{kl}^1\cdot \text{cos}\left({\phi }_{ij}^1-{\phi }_{kl}^1\right)/I_{ij}^1$$

  

  gegeben ist und der Imaginärteil durch $$Im\left(R_{ijkl}\right)=U_{kl}^1\cdot \text{sin}\left({\phi }_{ij}^1-{\phi }_{kl}^1\right)/I_{ij}^1$$

  

  gegeben ist. Falls der Eingangsstrom ein Wechselstrom ist, sind die Widerstandselemente R_ijkl somit komplexe Widerstandselemente und werden daher auch als Impedanzelemente bezeichnet.
• Somit ergeben sich die Widerstandselemente R_ijkl aus den der Grundfrequenz ω entsprechenden Frequenzanteilen des Ausgangsspannungssignals U_kl(t) und des Eingangsstromsignals I_ij(t), welche auch als Grundfrequenz-Anteile bezeichnet werden. Der Realteil des Widerstandselements R_ijkl ergibt sich aus dem Quotienten aus der Amplitude $U_{kl}^1$

  

  des Grundfrequenz-Anteils des Ausgangsspannungssignals und der Amplitude $I_{ij}^1$

  

  des Grundfrequenz-Anteils des Eingangsstromsignals, wobei dieser Quotient multipliziert wird mit dem Kosinus der Differenz zwischen der Anfangsphase ${\phi }_{ij}^1$

  

  des Grundfrequenz-Anteils des Eingangsstromsignals und der Anfangsphase ${\phi }_{kl}^1$

  

  des Grundfrequenz-Anteils des Ausgangsspannungssignals. Der Realteil des Widerstandselements R_ijkl ergibt sich aus dem Quotienten aus der Amplitude $U_{kl}^1$

  

  U_kl des Grundfrequenz-Anteils des Ausgangsspannungssignals und der Amplitude $I_{ij}^1$

  

  des Grundfrequenz-Anteils des Eingangsstromsignals, wobei dieser Quotient multipliziert wird mit dem Sinus der Differenz zwischen der Anfangsphase ${\phi }_{ij}^1$

  

  des Grundfrequenz-Anteils des Eingangsstromsignals und der Anfangsphase ${\phi }_{kl}^1$

  

  des Grundfrequenz-Anteils des Ausgangsspannungssignals.
• Die Messvorrichtung kann mittels der oben erläuterten ersten und zweiten Messsequenz z.B. zum Ermitteln von R₁₂₃₄ als erstem Widerstandselement und von R₃₄₂₁ oder R₄₃₁₂ als zweitem Widerstandselement ausgebildet sein.
• Die (gemittelte bzw. halbe) Summe aus dem ersten Widerstandswert und dem zweiten Widerstandswert ist proportional zum Querwiderstand des Messobjektes und bildet somit ein Maß für den Querwiderstand. Die (gemittelte bzw. halbe) Differenz zwischen dem ersten Widerstandswert und dem zweiten Widerstandswert ist proportional zum Längswiderstand des Messobjektes und bildet somit ein Maß für den Längswiderstand. Die jeweiligen Proportionalitätsfaktoren ergeben sich aus der jeweiligen Beschaltungsgeometrie und können z.B. anhand der bekannten Geometrie des Messobjekts oder durch Messung an einer Referenzprobe mit bekanntem Widerstandstensor und Vergleich des Messergebnisses mit den bekannten Widerstandskomponenten ermittelt werden.
• Demgemäß kann vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung zum Ermitteln des Längswiderstandes und/oder des Querwiderstandes des Messobjekts basierend auf dem ersten Widerstandswert und dem zweiten Widerstandswert ausgebildet ist. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung zum Ermitteln des Längswiderstandes des Messobjekts basierend auf der Differenz zwischen dem ersten Widerstandswert und dem zweiten Widerstandswert und/oder zum Ermitteln des Querwiderstandes des Messobjekts basierend auf der Summe aus dem ersten Widerstandswert und dem zweiten Widerstandswert ausgebildet ist.
• Gemäß obiger Ausführungsform kann somit gemäß Gleichung (1) für den Gleichstromfall oder gemäß den Gleichungen (2) bis (6) für den Wechselstromfall z.B. der erste Widerstandswert ermittelt werden als R₁₂₃₄ und der zweite Widerstandswert ermittelt werden als R₃₄₂₁, wobei der Längswiderstand bzw. Longitudinalwiderstand R_long des Messobjekts z.B. mittels $$R_{long}=P_1\cdot \left(R_{1234}-R_{3421}\right)/2\sim \left(R_{1234}-R_{3421}\right)$$

  

  und der Querwiderstand bzw. Transversalwiderstand R_trans des Messobjekts z.B. mittels $$R_{trans}=P_2\cdot \left(R_{1234}+R_{3421}\right)/2\sim \left(R_{1234}+R_{3421}\right)$$

  

  ermittelt werden kann, wobei P₁ und P₂ Proportionalitätsfaktoren sind, und wobei das Zeichen „∼“ das Proportionalitätszeichen darstellt. Die Messvorrichtung kann somit, z.B. mittels einer entsprechend ausgebildeten Auswerteeinrichtung, zum Ermitteln des Längswiderstandes R_long und/oder des Querwiderstandes R_trans anhand der Gleichungen (7) bzw. (8) in Verbindung mit Gleichung (1) für den Gleichstromfall und mit den Gleichungen (2) bis (6) für den Wechselstromfall ausgebildet sein.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Messvorrichtung zusätzlich zu der ersten und zweiten Messsequenz zum Durchführen mindestens einer dritten und vierten Messsequenz mit unterschiedlichen Beschaltungskonfigurationen wie folgt ausgebildet. Diesbezüglich ist insbesondere die Schalteinrichtung zum variablen paarweisen elektrischen Verbinden je eines des ersten Pols, des zweiten Pols, des ersten Messeingangs und des zweiten Messeingangs einerseits mit je einem der vier Anschlusskontakte (und somit mit je einer der vier Kontaktelektroden) andererseits derart ausgebildet, dass von der Messvorrichtung die für die erste, zweite, dritte und vierte Messsequenz erforderlichen Beschaltungskonfigurationen realisierbar sind. Die erste, zweite, dritte und vierte Messsequenz können in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden.
• Gemäß dieser Ausführung ist in der ersten Messsequenz mittels der Schalteinrichtung der erste Anschlusskontakt (und somit bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Messvorrichtung die erste Kontaktelektrode) mit dem ersten Pol der Energiequelle, der zweite Anschlusskontakt (bzw. die zweite Kontaktelektrode) mit dem zweiten Pol der Energiequelle, der dritte Anschlusskontakt (bzw. die dritte Kontaktelektrode) mit dem ersten Messeingang der Spannungsmesseinrichtung, und der vierte Anschlusskontakt (bzw. die vierte Kontaktelektrode) mit dem zweiten Messeingang der Spannungsmesseinrichtung elektrisch verbunden, wobei der Eingangsstrom zwischen der ersten und der zweiten Kontaktelektrode (und somit zwischen dem ersten und zweiten Anschlusskontakt) vorliegt und als erstes Eingangsstromsignal (I₁₂) erfasst wird, und wobei mittels der Spannungsmesseinrichtung die zwischen der dritten und der vierten Kontaktelektrode (und somit zwischen dem dritten und vierten Anschlusskontakt) generierte Spannung als erstes Ausgangsspannungssignal (U₃₄) erfasst wird.
• Gemäß dieser Ausführung ist in der zweiten Messsequenz mittels der Schalteinrichtung der dritte Anschlusskontakt (bzw. die dritte Kontaktelektrode) mit dem ersten Pol der Energiequelle, der vierte Anschlusskontakt (bzw. die vierte Kontaktelektrode) mit dem zweiten Pol der Energiequelle, der zweite Anschlusskontakt (bzw. die zweite Kontaktelektrode) mit dem ersten Messeingang der Spannungsmesseinrichtung, und der erste Anschlusskontakt (bzw. die erste Kontaktelektrode) mit dem zweiten Messeingang der Spannungsmesseinrichtung elektrisch verbunden, wobei der Eingangsstrom zwischen der dritten und der vierten Kontaktelektrode (und somit zwischen dem dritten und vierten Anschlusskontakt) vorliegt und als zweites Eingangsstromsignal (I₃₄) erfasst wird, und wobei mittels der Spannungsmesseinrichtung die zwischen der ersten und der zweiten Kontaktelektrode (und somit zwischen dem ersten und zweiten Anschlusskontakt) generierte Spannung als zweites Ausgangsspannungssignal (U₂₁) erfasst wird.
• In der dritten Messsequenz ist mittels der Schalteinrichtung der zweite Anschlusskontakt (bzw. die zweite Kontaktelektrode) mit dem ersten Pol der Energiequelle, der erste Anschlusskontakt (bzw. die erste Kontaktelektrode) mit dem zweiten Pol der Energiequelle, der vierte Anschlusskontakt (bzw. die vierte Kontaktelektrode) mit dem ersten Messeingang der Spannungsmesseinrichtung, und der dritte Anschlusskontakt (bzw. die dritte Kontaktelektrode) mit dem zweiten Messeingang der Spannungsmesseinrichtung elektrisch verbunden, wobei der Eingangsstrom zwischen der zweiten und ersten Kontaktelektrode (und somit zwischen dem zweiten und ersten Anschlusskontakt) vorliegt und als drittes Eingangsstromsignal (I₂₁) erfasst wird, und wobei mittels der Spannungsmesseinrichtung die zwischen der vierten und der dritten Kontaktelektrode (und somit zwischen dem vierten und dritten Anschlusskontakt) generierte Spannung als drittes Ausgangsspannungssignal (U₄₃) erfasst wird.
• In der vierten Messsequenz ist mittels der Schalteinrichtung der vierte Anschlusskontakt (bzw. die vierte Kontaktelektrode) mit dem ersten Pol der Energiequelle, der dritte Anschlusskontakt (bzw. die dritte Kontaktelektrode) mit dem zweiten Pol der Energiequelle, der erste Anschlusskontakt (bzw. die erste Kontaktelektrode) mit dem ersten Messeingang der Spannungsmesseinrichtung, und der zweite Anschlusskontakt (bzw. die zweite Kontaktelektrode) mit dem zweiten Messeingang der Spannungsmesseinrichtung elektrisch verbunden, wobei der Eingangsstrom zwischen der vierten und der dritten Kontaktelektrode (und somit zwischen dem vierten und dem dritten Anschlusskontakt) vorliegt und als viertes Eingangsstromsignal (I₄₃) erfasst wird, und wobei mittels der Spannungsmesseinrichtung die zwischen der ersten und zweiten Kontaktelektrode (und somit zwischen dem ersten und zweiten Anschlusskontakt) generierte Spannung als viertes Ausgangsspannungssignal (U₁₂) erfasst wird.
• Gemäß dieser Ausführung kann die Messvorrichtung, z.B. mittels einer entsprechend ausgebildeten Auswerteeinrichtung, zum Ermitteln des Längswiderstandes und/oder des Querwiderstandes des Messobjekts unter Einbeziehung des ersten, zweiten, dritten und vierten Eingangsstromsignals sowie des ersten, zweiten, dritten und vierten Ausgangsspannungssignals ausgebildet sein.
• Gemäß einer Ausführungsform ist die Messvorrichtung zum Ermitteln eines ersten Widerstandswertes aus dem ersten Ausgangsspannungssignal und dem ersten Eingangsstromsignal, eines zweiten Widerstandswertes aus dem zweiten Ausgangsspannungssignal und dem zweiten Eingangsstromsignal, eines dritten Widerstandswertes aus dem dritten Ausgangsspannungssignal und dem dritten Eingangsstromsignal, und eines vierten Widerstandswertes aus dem vierten Ausgangsspannungssignal und dem vierten Eingangsstromsignal ausgebildet.
• Es kann z.B. vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung gemäß Gleichung (1) für den Gleichstromfall bzw. gemäß den Gleichungen (2) bis (6) für den Wechselstromfall zum Ermitteln des ersten Widerstandswertes R₁₂₃₄ aus dem ersten Ausgangsspannungssignal und dem ersten Eingangsstromsignal, des zweiten Widerstandswertes R₃₄₂₁ aus dem zweiten Ausgangsspannungssignal und dem zweiten Eingangsstromsignal, des dritten Widerstandswertes R₂₁₄₃ aus dem dritten Ausgangsspannungssignal und dem dritten Eingangsstromsignal, und des vierten Widerstandswertes R₄₃₁₂ aus dem vierten Ausgangsspannungssignal und dem vierten Eingangsstromsignal ausgebildet ist.
• Die (gemittelte bzw. viertel) Summe aus dem ersten, zweiten, dritten und vierten Widerstandswert ist proportional zum Querwiderstand des Messobjektes und bildet somit ein Maß für den Querwiderstand. Die (gemittelte bzw. viertel) Summe, bei der die beiden Widerstandswerte R₁₂₃₄ und R₂₁₄₃ für den Eingangsstrom zwischen der ersten und der zweiten Kontaktelektrode mit positivem Vorzeichen und die beiden Widerstandswerte R₃₄₂₁ und R₄₃₁₂ für den Eingangsstrom zwischen der dritten und der vierten Kontaktelektrode mit negativem Vorzeichen eingehen (auch als „alternierende Summe“ bezeichnet), ist proportional zum Längswiderstand des Messobjekts und bildet somit ein Maß für den Längswiderstand. Die jeweiligen Proportionalitätsfaktoren ergeben sich aus der jeweiligen Beschaltungsgeometrie und können z.B. anhand der bekannten Geometrie des Messobjekts oder durch Messung an einer Referenzprobe mit bekanntem Widerstandstensor und Vergleich des Messergebnisses mit den bekannten Widerstandskomponenten ermittelt werden.
• Demgemäß kann vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung (z.B. mittels einer entsprechend ausgebildeten Auswerteeinrichtung) zum Ermitteln des Längswiderstandes und/oder des Querwiderstandes des Messobjekts basierend auf dem ersten, dem zweiten, dem dritten und dem vierten Widerstandswert ausgebildet ist. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung zum Ermitteln des Querwiderstandes des Messobjekts basierend auf der Summe aus dem ersten, dem zweiten, dem dritten und dem vierten Widerstandswert ausgebildet ist. Zudem kann vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung zum Ermitteln des Längswiderstandes des Messobjekts basierend auf der alternierenden Summe aus dem ersten, dem zweiten, dem dritten und dem vierten Widerstandswert ausgebildet ist.
• Gemäß vorstehend erläuterter Notation kann die Messvorrichtung somit zum Ermitteln des Längswiderstandes R_long und/oder des Querwiderstandes R_trans anhand folgender Gleichungen ausgebildet sein: $$R_{long}=P_1\cdot \left(R_{1234}-R_{3421}+R_{2143}-R_{4312}\right)/4\sim \left(R_{1234}-R_{3421}+R_{2143}-R_{4312}\right)$$

  

  $$R_{trans}=P_2\cdot \left(R_{1234}+R_{3421}+R_{2143}+R_{4312}\right)/4\sim \left(R_{1234}+R_{3421}+R_{2143}+R_{4312}\right)$$

  

  wobei P₁ und P₂ Proportionalitätsfaktoren sind.
• Bei den angegebenen Beschaltungskonfigurationen ist - auch bei Ausbildung des Eingangsstromes als Wechselstrom - die Zuordnung der jeweiligen Kontaktelektrode zu dem jeweiligen Pol bzw. Messeingang zu beachten, wobei z.B. R_ijkl nicht identisch ist mit R_jikl oder R_ijlk. Dadurch ist sichergestellt, dass in allen Messsequenzen dieselbe Händigkeit zwischen eingebrachtem Strom und abgegriffener Spannung vorliegt, wodurch auf unkomplizierte Art eine hochgenaue Erfassung des Längs- und/oder Querwiderstandes erfolgen kann. Der Eingangsstrom kann ein Gleichstrom oder ein Wechselstrom sein. Die Berücksichtigung von vier Widerstandswerten ermöglicht eine höhere Messgenauigkeit, sowohl für den Fall dass der Eingangsstrom ein Gleichstrom ist als auch für den Fall dass der Eingangsstrom ein Wechselstrom ist.
• Die Messvorrichtung kann zum Speichern der erfassten Eingangsstromsignale (d.h. der erfassten Eingangsstrom-Zeitverläufe) und der erfassten Ausgangsspannungssignale (d.h. der erfassten Ausgangsspannungs-Zeitverläufe) in einem Datenspeicher ausgebildet sein, sodass diese erfassten Signale nachfolgend als Rohdaten zur Ermittlung unterschiedlicher Komponenten des Widerstandstensors des Messobjekts zur Verfügung stehen. Die Messvorrichtung kann also insbesondere zum Speichern des ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Eingangsstromsignals sowie zum Speichern des ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Ausgangsspannungssignals mittels eines Datenspeichers ausgebildet sein. Dadurch können z.B. von der Messvorrichtung nachfolgend anhand der gespeicherten Signale mittels unterschiedlicher Berechnungsarten der Längswiderstand und/oder der Querwiderstand des Messobjekts ermittelt werden. Es kann z.B. vorgesehen sein, die gespeicherten Eingangsstromsignale und/oder Ausgangsspannungssignale mittels einer Fouriertransformation zu analysieren (siehe unten).
• Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Messvorrichtung zum Speichern der ermittelten Widerstandswerte (z.B. des ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Widerstandswertes) in einem Datenspeicher ausgebildet sein, sodass diese ermittelten Widerstandswerte nachfolgend als Rohdaten zur Ermittlung unterschiedlicher Komponenten des Widerstandstensors des Messobjekts zur Verfügung stehen. Dadurch können z.B. von der Messvorrichtung nachfolgend anhand der gespeicherten Widerstandswerte mittels unterschiedlicher Berechnungsarten der Längswiderstand und/oder der Querwiderstand des Messobjekts ermittelt werden.
• Die Messvorrichtung ist zum Erfassen des zwischen dem ersten Pol und dem zweiten Pol der elektrischen Energiequelle fließenden elektrischen Stromes als Eingangsstromsignal ausgebildet. Zudem ist die Messvorrichtung zum Erfassen der zwischen dem ersten Messeingang und dem zweiten Messeingang der Spannungsmesseinrichtung vorliegenden elektrischen Spannung als Ausgangsspannungssignal ausgebildet. Bei Ausgestaltung des Eingangsstromsignals als Wechselstromsignal kann die Messvorrichtung, z.B. mittels einer entsprechend ausgebildeten Auswerteeinrichtung, zum Verarbeiten bzw. Analysieren der Eingangsstromsignale und/oder Ausgangsspannungssignale mittels einer Fouriertransformation ausgebildet sein. Die Messvorrichtung kann zudem zum Charakterisieren des Längswiderstandes und/oder des Querwiderstandes des Messobjekts basierend auf den fouriertransformierten Eingangsstromsignalen und/oder den fouriertransformierten Ausgangsspannungssignalen ausgebildet sein.
• Gemäß einer Ausführungsform ist die Messvorrichtung zum Fouriertransformieren des Ausgangsspannungssignals und/oder zum Fouriertransformieren des Eingangsstromsignals ausgebildet. Demgemäß ist die Messvorrichtung zum Fouriertransformieren der erfassten Eingangsstromsignale (z.B. des ersten, zweiten, dritten bzw. vierten Eingangsstromsignals) und/oder Ausgangsspannungssignale (z.B. des ersten, zweiten, dritten bzw. vierten Ausgangsspannungssignals) ausgebildet, wobei bevorzugt sowohl die Eingangsstromsignale als auch die Ausgangsspannungssignale einer Fouriertransformation unterzogen werden.
• Das Eingangsstromsignal beschreibt den Verlauf des Eingangsstromes als Funktion der Zeit und das Ausgangsspannungssignal beschreibt den Verlauf der Ausgangsspannung als Funktion der Zeit, sodass es sich hierbei um Zeitsignale handelt. Mittels der Fourier-Transformation (auch als Fourier-Analyse bezeichnet) wird dem jeweiligen Zeitsignal ein Frequenzspektrum zugeordnet, das beschreibt, welche Frequenzen zu welchen Anteilen in dem ursprünglichen Zeitsignal enthalten sind. Die Messvorrichtung kann somit derart ausgebildet sein, dass von ihr das Eingangsstromsignal mittels der Fouriertransformation in ein fouriertransformiertes Eingangsstromsignal gemäß Gleichung (2) transformiert wird, und/oder dass von ihr das Ausgangsspannungssignal mittels der Fouriertransformation in ein fouriertransformiertes Ausgangsspannungssignal gemäß Gleichung (3) transformiert wird. Mittels der Fourieranalyse können z.B. Verzerrungen der Signalverläufe (insbesondere der erfassten Spannungsverläufe) erfasst werden, wodurch z.B. denselben zugrundeliegende physikalische Effekte charakterisierbar sind. Insbesondere geben die harmonischen Verzerrungen der Ausgangsspannungssignale Aufschluss über Effekte, die die elektrischen Eigenschaften bestimmen, wobei auch Effekte mit lediglich geringem Einfluss erfassbar sind. Mittels der fouriertransformierten Signale lassen sich somit weitere Informationen über den Widerstand des Messobjektes gewinnen, z.B. über die Stromabhängigkeit des elektrischen Widerstandes.
• Mittels der Fouriertransformation kann z.B. eine Analyse des nichtlinearen elektrischen Verhaltens des Messobjekts durchgeführt werden. Wenn das Messobjekt einen nichtlinearen elektrischen Widerstand hat, ändert sich sein Widerstand in Abhängigkeit vom Stromfluss, sodass z.B. bei einem sinusförmigen Eingangsstrom der Widerstand an den Spitzen des Sinus einen höheren oder niedrigeren Wert aufweisen kann als an den Nulldurchgängen des Sinus. Solche und ähnliche nichtlineare elektrische Eigenschaften führen zu nichtlinearen Verzerrungen der Sinuswelle bzw. in dem Ausgangsspannungssignal. Dies bedingt harmonische Verzerrungen in dem fouriertransformierten Ausgangsspannungssignal, sodass z. B. bei einem sinusförmigen Eingangsstromsignal mit der Grundfrequenz ω das fouriertransformierte Ausgangsspannungssignal zusätzlich zu der Grundfrequenz ω auch Anteile bei ganzzahligen Vielfachen n · ω dieser Grundfrequenz enthält (wobei Anteile, deren Frequenz n · ω einem ganzzahligen Vielfachen der Grundfrequenz ω entspricht, auch als Harmonische bezeichnet werden, und wobei n eine natürliche Zahl ist, die die Ordnung der Harmonischen mit der Frequenz n · ω bezeichnet).
• Es kann z.B. vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung basierend auf den fouriertransformierten Eingangsstromsignalen und/oder den fouriertransformierten Ausgangsspannungssignalen zum Ermitteln des Längswiderstandes und/oder des Querwiderstandes des Messobjektes für unterschiedliche Frequenzen bzw. Harmonischenordnungen ausgebildet ist, wodurch die Abhängigkeit des Längswiderstandes bzw. des Querwiderstandes von der Stärke des elektrischen Stromes erfassbar ist.
• Der Eingangsstrom kann in Form eines Wechselstromes vorliegen, z.B. in Form eines harmonischen Wechselstromes (d.h. eines Wechselstromes, der einer Sinusfunktion folgt). Wenn das Eingangsstromsignal durch einen harmonischen Wechselstrom mit einer vorgegebenen Grundfrequenz gegeben ist, kann das Ausgangsspannungssignal Anteile bei dieser Grundfrequenz sowie bei ganzzahligen Vielfachen dieser Grundfrequenz aufweisen. Wenn sich das Eingangsstromsignal aus mehreren harmonischen Wechselströmen mit unterschiedlichen Grundfrequenzen zusammensetzt, kann das Ausgangsspannungssignal Anteile bei diesen unterschiedlichen Grundfrequenzen sowie bei ganzzahligen Vielfachen dieser unterschiedlichen Grundfrequenzen aufweisen. Aus dem Vergleich der Frequenzspektren der Eingangsstromsignale und der Ausgangsspannungssignale lassen sich Rückschlüsse auf den Widerstand des Messobjekts und dessen Ursachen ziehen. Insbesondere kann die Messvorrichtung basierend auf den fouriertransformierten Eingangsstromsignalen und den fouriertransformierten Ausgangsspannungssignalen zum Ermitteln des Längs- und/oder Querwiderstandes des Messobjektes für unterschiedliche Frequenzen bzw. Harmonischenordnungen ausgebildet sein.
• Wenn z.B. das Eingangsstromsignal ein harmonischer Wechselstrom mit der Grundfrequenz ω ist, kann das Eingangsstromsignal in der Form $$I_{ij}\left(t\right)=A_{ij}\cdot \text{sin}\left(\omega \cdot t\right)$$

  

  und das Ausgangsspannungssignal in der Form $$U_{kl}\left(t\right)={\mathrm{\Sigma }}_n{B}_{kl}^n\cdot \text{sin}\left(n\cdot \omega \cdot t+{\phi }_{kl}^n\right)$$

  

  geschrieben werden (siehe auch Gleichungen (2) und (3)).
• Damit können analog zu den Gleichungen (4) bis (6) harmonischenabhängige komplexe Widerstandselemente $R_{ijkl}^n$

  

  der Form $$R_{ijkl}^n=Re\left(R_{ijkl}^n\right)+i\cdot Im\left(R_{ijkl}^n\right)$$

  

  gebildet werden, wobei $Re\left(R_{ijkl}^n\right)$

  

  den Realteil und $Im\left(R_{ijkl}^n\right)$

  

  den Imaginärteil bezeichnet, und wobei der Realteil durch $$Re\left(R_{ijkl}^n\right)=B_{kl}^n\cdot \text{cos}\left(-{\phi }_{kl}^n\right)/A_{ij}$$

  

  gegeben ist und der Imaginärteil durch $$Im\left(R_{ijkl}^n\right)=B_{kl}^n\cdot \text{sin}\left(-{\phi }_{kl}^n\right)/A_{ij}$$

  

  gegeben ist.
• Gemäß einer Ausführungsform ist die Messvorrichtung somit derart ausgebildet, dass von ihr ein Eingangsstrom in Form eines harmonischen Wechselstromes mit einer Eingangsstrom-Amplitude (A_ij) und einer Eingangsstrom-Frequenz (ω) bereitgestellt wird, wobei die Frequenz des harmonischen Eingangsstromes auch als Grundfrequenz bezeichnet wird. Es kann vorgesehen sein, dass die Amplitude und die Grundfrequenz des Eingangsstromes von der Energiequelle vorgegeben bzw. erfasst werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung zum Fouriertransformieren der Eingangsstromsignale und Ermitteln der Eingangsstrom-Amplitude und der Grundfrequenz aus den fouriertransformierten Eingangsstromsignalen ausgebildet ist. Gemäß dieser Ausführung ist die Messvorrichtung ferner zum Fouriertransformieren der Ausgangsspannungssignale sowie zum Erfassen der einzelnen Frequenzkomponenten jedes fouriertransformierten Ausgangsspannungssignals ausgebildet, wobei jede dieser Frequenzkomponenten durch eine Amplitude $\left(B_{kl}^n\right),$

  

  eine Phase $\left({\phi }_{kl}^n\right)$

  

  und eine Frequenz ω_n = (n · ω) gekennzeichnet ist (wobei die Frequenz ω_n der Grundfrequenz oder einem ganzzahligen Vielfachen derselben entspricht).
• Die Messvorrichtung kann ferner zum Ermitteln des für eine vorgegebene Harmonischenordnung n vorliegenden ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Widerstandselementes $R_{ijkl}^n$

  

  gemäß den Gleichungen (11) bis (15) ausgebildet sein. Demnach ergeben sich die zu der Harmonischenordnung n zugehörigen Widerstandselemente $R_{ijkl}^n$

  

  aus den der Grundfrequenz ω entsprechenden Frequenzanteilen des Eingangsstromsignals I_ij(t) und den der Hamonischenfrequenz ω_n = n · ω entsprechenden Frequenzanteilen des Ausgangsspannungssignals U_kl(t). Der Realteil des Widerstandselementes $R_{ijkl}^n$

  

  ergibt sich aus dem Quotienten aus der Amplitude $B_{kl}^n$

  

  des jeweiligen Harmonischenanteils des Ausgangsspannungssignals und der Amplitude A_ij des Grundfrequenzanteils des Eingangsstromsignals, wobei dieser Quotient multipliziert wird mit dem Kosinus der negativen Anfangsphase ${\phi }_{kl}^n$

  

  des Harmonischenanteils des Ausgangsspannungssignals. Der Imaginärteil des Widerstandselementes $R_{ijkl}^n$

  

  ergibt sich aus dem Quotienten aus der Amplitude $B_{kl}^n$

  

  des jeweiligen Harmonischenanteils des Ausgangsspannungssignals und der Amplitude A_ij des Grundfrequenzanteils des Eingangsstromsignals, wobei dieser Quotient multipliziert wird mit dem Sinus der negativen Anfangsphase ${\phi }_{kl}^n$

  

  des Harmonischenanteils des Ausgangsspannungssignals.
• Die Messvorrichtung kann zudem analog zu den mit Bezug auf die Gleichungen (7) bis (10) beschriebenen Ausgestaltungen zum Ermitteln des für mehrere unterschiedliche Harmonischenordnungen n vorliegenden Längs- und/oder Querwiderstandes ausgebildet sein.
• Es kann z.B. vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung zum Ermitteln des für eine vorgegebene Harmonischenordnung n vorliegenden Längswiderstandes und/oder Querwiderstandes des Messobjekts basierend auf dem für die vorgegebene Harmonischenordnung vorliegenden ersten und zweiten Widerstandswert ausgebildet ist. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung zum Ermitteln des für die vorgegebene Harmonischenordnung vorliegenden Längswiderstandes des Messobjekts basierend auf der Differenz zwischen dem für die vorgegebene Harmonischenordnung vorliegenden ersten und zweiten Widerstandswert ausgebildet ist, und/oder dass die Messvorrichtung zum Ermitteln des für eine vorgegebene Harmonischenordnung vorliegenden Querwiderstandes des Messobjekts basierend auf der Summe aus dem für die vorgegebene Harmonischenordnung vorliegenden ersten und zweiten Widerstandswert ausgebildet ist.
• Dementsprechend kann die Messvorrichtung z.B. (analog zu den Gleichungen (7) und (8)) anhand der harmonischenabhängigen Widerstandselemente $R_{ijkl}^n$

  

  zum Ermitteln des harmonischenabhängigen Längswiderstands $R_{long}^n$

  

  und/oder des harmonischenabhängigen Querwiderstands $R_{trans}^n$

  

  gemäß folgenden Gleichungen ausgebildet sein: $$R_{long}^n=P_1\cdot \left(R_{1234}^n-R_{3421}^n\right)/2\sim \left(R_{1234}^n-R_{3421}^n\right).$$

  

  $$R_{trans}^n=P_2\cdot \left(R_{1234}^n+R_{3421}^n\right)/2\sim \left(R_{1234}^n+R_{3421}^n\right).$$

  
• Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung zum Ermitteln des für eine vorgegebene Harmonischenordnung n vorliegenden Längswiderstandes und/oder Querwiderstandes des Messobjekts basierend auf dem für die vorgegebene Harmonischenordnung vorliegenden ersten, zweiten, dritten und vierten Widerstandswert ausgebildet ist. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung zum Ermitteln des für eine vorgegebene Harmonischenordnung vorliegenden Längswiderstandes des Messobjekts basierend auf der alternierenden Summe aus dem für die vorgegebene Harmonischenordnung vorliegenden ersten, zweiten, dritten und vierten Widerstandswert ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich dazu kann vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung zum Ermitteln des für eine vorgegebene Harmonischenordnung vorliegenden Querwiderstandes des Messobjekts basierend auf der Summe aus dem für die vorgegebene Harmonischenordnung vorliegenden ersten, zweiten, dritten und vierten Widerstandswert ausgebildet ist.
• Dementsprechend kann die Messvorrichtung z.B. (analog zu den Gleichungen (9) und (10)) anhand der harmonischenabhängigen Widerstandselemente $R_{ijkl}^n$

  

  zum Ermitteln des harmonischenabhängigen Längswiderstands $R_{long}^n$

  

  und/oder des harmonischenabhängigen Querwiderstandes $R_{trans}^n$

  

  gemäß folgenden Gleichungen ausgebildet sein: $$R_{long}^n=P_1\cdot \left(R_{1234}^n-R_{3421}^n+R_{2143}^n-R_{4321}^n\right)/4\sim \left(R_{1234}^n-R_{3421}^n+R_{2143}^n-R_{4321}^n\right)$$

  

  $$R_{trans}^n=P_2\cdot \left(R_{1234}^n+R_{3421}^n+R_{2143}^n+R_{4321}^n\right)/4\sim \left(R_{1234}^n+R_{3421}^n+R_{2143}^n+R_{4321}^n\right)$$

  
• Somit können bei einem harmonischen Verlauf bzw. Sinusverlauf des Eingangsstromsignals mittels der Fourieranalyse die einzelnen Verzerrungsordnungen als separate Frequenzkomponenten erfasst werden. All diese Verzerrungsordnungen können auf unterschiedlichen Effekten beruhen, die durch eine solche Analyse differenziert und voneinander separiert werden können. Eine entsprechende Verallgemeinerung ist möglich auf den Fall, dass sich die Eingangsstromsignale aus mehreren harmonischen Wechselstromsignalen mit unterschiedlichen Grundfrequenzen zusammensetzen.
• Die Messvorrichtung kann z.B. zum Fouriertransformieren der Eingangsstromsignale und/oder der Ausgangsspannungssignale mittels diskreter Fourier-Transformation (auch als DFT bezeichnet) ausgebildet sein. Dementsprechend kann die Messvorrichtung zum Erfassen bzw. Bereitstellen der Eingangsstromsignale und der Ausgangsspannungssignale in Form von Digitalsignalen ausgebildet sein (z.B. mittels eines oder mehrerer Analog-Digital-Wandler und Digital-Analog-Wandler).
• Nachfolgend werden einige mögliche Ausgestaltungen und Anschlusskonfigurationen der Energiequelle, der Schalteinrichtung und der Kontaktelektroden sowie einige mögliche Ausgestaltungen zum Erfassen der Eingangsstromsignale beschrieben.
• Gemäß einer Ausführungsform weist die Schalteinrichtung mindestens einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten elektrischen Eingangskontakt und mindestens einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten elektrischen Ausgangskontakt auf. Gemäß dieser Ausführung ist der erste Eingangskontakt der Schalteinrichtung mit dem ersten Pol der Energiequelle, der zweite Eingangskontakt der Schalteinrichtung mit dem zweiten Pol der Energiequelle, der dritte Eingangskontakt der Schalteinrichtung mit dem ersten Messeingang der Spannungsmesseinrichtung, und der vierte Eingangskontakt der Schalteinrichtung mit dem zweiten Messeingang der Spannungsmesseinrichtung elektrisch verbunden. Zudem ist der erste Ausgangskontakt der Schalteinrichtung mit dem ersten Anschlusskontakt, der zweite Ausgangskontakt der Schalteinrichtung mit dem zweiten Anschlusskontakt, der dritte Ausgangskontakt der Schalteinrichtung mit dem dritten Anschlusskontakt, und der vierte Ausgangskontakt der Schalteinrichtung mit dem vierten Anschlusskontakt elektrisch verbunden. Bei der bestimmungsgemäßen Verwendung der Messvorrichtung ist somit der erste Ausgangskontakt der Schalteinrichtung mit der ersten Kontaktelektrode, der zweite Ausgangskontakt der Schalteinrichtung mit der zweiten Kontaktelektrode, der dritte Ausgangskontakt der Schalteinrichtung mit der dritten Kontaktelektrode, und der vierte Ausgangskontakt der Schalteinrichtung mit der vierten Kontaktelektrode elektrisch verbunden. Die Schalteinrichtung ist gemäß dieser Ausführung zum variablen paarweisen elektrischen Verbinden je eines der vier Eingangskontakte mit je einem der vier Ausgangskontakte ausgebildet. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Schalteinrichtung zum variablen paarweisen Verbinden je eines des ersten Pols, des zweiten Pols, des ersten Messeingangs und des zweiten Messeingangs mit je einem der vier Anschlusskontakte (bzw. mit je einer der vier Kontaktelektroden) ausgebildet, indem die Schalteinrichtung zum variablen paarweisen elektrischen Verbinden je eines der vier Eingangskontakte einerseits mit je einem der vier Ausgangskontakte andererseits ausgebildet ist. Dadurch ist eine unkomplizierte Realisierung und Einbindung der Schalteinrichtung ermöglicht.
• Die Energiequelle kann eine Stromquelle, z.B. eine Gleichstromquelle oder eine Wechselstromquelle sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Energiequelle eine Spannungsquelle ist, z.B. eine Gleichspannungsquelle oder eine Wechselspannungsquelle. Falls die Energiequelle eine Gleichstromquelle oder eine Gleichspannungsquelle ist, liegt der Eingangsstrom in Form eines Gleichstromes vor.
• Falls die Energiequelle eine Wechselstromquelle oder eine Wechselspannungsquelle ist, liegt der Eingangsstrom in Form eines Wechselstromes vor.
• Bei Ausgestaltung der Energiequelle als Spannungsquelle kann vorgesehen sein, dass einer der beiden Pole der Spannungsquelle auf ein elektrisches Bezugspotential geschaltet ist, z.B. auf das Massepotential der Messvorrichtung. Bei Ausgestaltung der Spannungsquelle als Gleichspannungsquelle kann die Messvorrichtung z.B. derart ausgebildet sein, dass einer der beiden Pole der Spannungsquelle auf das Massepotential geschaltet ist, wobei die Spannungsquelle zum Beaufschlagen des anderen der beiden Pole mit einem Gleichspannungs-Potential bzw. mit einer Gleichspannung ausgebildet ist. Bei Ausgestaltung der Spannungsquelle als Wechselspannungsquelle kann die Messvorrichtung z.B. derart ausgebildet sein, dass einer der beiden Pole der Spannungsquelle auf das Massepotential geschaltet ist, wobei die Spannungsquelle zum Beaufschlagen des anderen der beiden Pole mit einem Wechselspannungs-Potential bzw. mit einer Wechselspannung ausgebildet ist.
• Bei Ausgestaltung der Spannungsquelle als Wechselspannungsquelle kann alternativ vorgesehen sein, dass die Wechselspannungsquelle zum Beaufschlagen der beiden Pole mit zueinander gegenphasigen Wechselspannungen ausgebildet ist (wobei unter der an einem Pol vorliegenden Spannung stets die Spannung bzw. der Potentialunterschied zwischen diesem Pol und dem Massepotential verstanden wird). Gemäß dieser Ausgestaltung ist somit die an dem ersten Pol anliegende Wechselspannung gegenphasig zu der an dem zweiten Pol anliegenden Wechselspannung, sodass die an dem ersten Pol anliegende Wechselspannung und die an dem zweiten Pol anliegende Wechselspannung stets den gleichen Betrag, jedoch unterschiedliche Vorzeichen aufweisen. Eine derartige symmetrische Anregung trägt zu einer hohen Messgenauigkeit bei.
• Die Messvorrichtung kann eine Strommesseinrichtung zum Erfassen des zwischen dem ersten und dem zweiten Pol der Energiequelle vorliegenden elektrischen Stromes als Eingangsstromsignal aufweisen. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung zum Erfassen des Eingangsstromsignals einen oder mehrere elektrische Widerstände (d.h. elektrische Bauelemente in Form eines Widerstandes bzw. Widerstandsbauelemente) aufweist, die im Stromweg des Eingangsstromes angeordnet sind. Die Messvorrichtung kann z.B. zum Abgreifen bzw. Erfassen der über einem derartigen Widerstandsbauelement abfallenden Spannung als Messspannung und Ermitteln des Eingangsstromsignals basierend auf der erfassten Messspannung - und z.B. dem bekannten elektrischen Widerstandswert des Widerstandsbauelements - ausgebildet sein (z.B. indem das Eingangsstromsignal gebildet wird als Quotient aus der Messspannung und dem Widerstandswert). Ein derartiges Widerstandsbauelement wird auch als Messwiderstand bezeichnet.
• Gemäß einer Ausführungsform weist die Messvorrichtung dementsprechend mindestens ein Widerstandsbauelement auf, das in Reihe zu einem der beiden Pole der Energiequelle zwischen diesen Pol und die Anschlusskontakte (und somit auch zwischen diesen Pol und die Kontaktelektroden) geschaltet ist. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass das Widerstandsbauelement in Reihe zu einem der beiden Pole zwischen diesen Pol und die Schalteinrichtung geschaltet ist. Demgemäß kann die Messvorrichtung z.B. ein Widerstandsbauelement aufweisen, das in Reihe zu dem ersten Pol der Energiequelle zwischen den ersten Pol und die Anschlusskontakte (und somit auch zwischen den ersten Pol und die Kontaktelektroden) geschaltet ist, wobei das Widerstandsbauelement z.B. zwischen den ersten Pol und die Schalteinrichtung geschaltet sein kann. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Messvorrichtung z.B. ein Widerstandsbauelement aufweisen, das in Reihe zu dem zweiten Pol der Energiequelle zwischen den zweiten Pol und die Anschlusskontakte (und somit auch zwischen den zweiten Pol und die Kontaktelektroden) geschaltet ist, wobei das Widerstandsbauelement z.B. zwischen den zweiten Pol und die Schalteinrichtung geschaltet sein kann. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung ein Widerstandsbauelement aufweist, das in Reihe zu dem ersten Pol der Energiequelle zwischen den ersten Pol und den ersten Eingangskontakt der Schalteinrichtung geschaltet ist. Alternativ oder zusätzlich dazu kann vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung ein Widerstandsbauelement aufweist, das in Reihe zu dem zweiten Pol der Energiequelle zwischen den zweiten Pol und den zweiten Eingangskontakt der Schalteinrichtung geschaltet ist.
• Gemäß einer Ausführungsform weist die Messvorrichtung zwei Widerstandsbauelemente mit gleich großem Widerstandswert auf (z.B. zwei identisch ausgebildete Widerstandsbauelemente), wobei das erste dieser beiden Widerstandsbauelemente in Reihe zu dem ersten Pol der Energiequelle zwischen den ersten Pol und die Anschlusskontakte (z.B. zwischen den ersten Pol und die Schalteinrichtung) geschaltet ist, und wobei das zweite dieser beiden Widerstandsbauelemente in Reihe zu dem zweiten Pol der Energiequelle zwischen den zweiten Pol und die Anschlusskontakte (z.B. zwischen den zweiten Pol und die Schalteinrichtung) geschaltet ist. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass die Messeinrichtung zwei Widerstandsbauelemente mit gleich großem Widerstandswert aufweist (z.B. zwei identisch ausgebildete Widerstandsbauelemente), wobei das erste dieser beiden Widerstandsbauelemente in Reihe zu dem ersten Pol der Energiequelle zwischen den ersten Pol und den ersten Eingangskontakt der Schalteinrichtung geschaltet ist, und wobei das zweite dieser beiden Widerstandsbauelemente in Reihe zu dem zweiten Pol der Energiequelle zwischen den zweiten Pol und den zweiten Eingangskontakt der Schalteinrichtung geschaltet ist. Eine derartige Ausgestaltung mit zwei Widerstandsbauelementen, die einen gleich großen Widerstandswert aufweisen (wobei der Widerstandswert des ersten Widerstandsbauelements gleich dem Widerstandswert des zweiten Widerstandsbauelements ist), trägt aufgrund der damit einhergehenden Symmetrie zu einer hohen Messgenauigkeit bei, insbesondere in Kombination mit einer Wechselspannungsquelle, die zum Beaufschlagen der beiden Pole mit zueinander gegenphasigen Wechselspannungen ausgebildet ist.
• Die Messvorrichtung kann ferner derart ausgebildet sein, dass von ihr für mindestens eines dieser in Reihe zu einem Pol der Energiequelle geschalteten Widerstandsbauelemente die über diesem Widerstandsbauelement abfallende Spannung als Messspannung bzw. Messspannungssignal erfassbar ist, und dass von ihr basierend auf der erfassten Messspannung (und z.B. dem bekannten elektrischen Widerstandswert des Widerstandsbauelements) das Eingangsstromsignal ermittelbar ist.
• Die Kontaktelektroden können in unterschiedlichen Konfigurationen bzw. Ausgestaltungen vorliegen. Gemäß einer Ausführungsform ist die Messvorrichtung derart ausgebildet, dass die Kontaktelektroden relativ zu dem Messobjekt (bzw. zu einer Messobjekt-Aufnahme der Messvorrichtung) bewegbar sind. Die Messvorrichtung kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass die (zum Kontaktieren des Messobjekts vorgesehenen) Kontaktstellen der Kontaktelektroden relativ zu dem Messobjekt bzw. zu der Messobjekt-Aufnahme bewegbar sind. Demgemäß kann die Messvorrichtung insbesondere eine zum Aufnehmen bzw. Lagern des Messobjekts vorgesehene Messobjekt-Aufnahme aufweisen, wobei die Kontaktelektroden relativ zu der Messobjekt-Aufnahme bewegbar sind. Indem die erste, zweite, dritte und vierte Kontaktelektrode relativ zu dem Messobjekt bzw. der Messobjekt-Aufnahme bewegbar sind, können z.B. unterschiedliche Messobjekte mittels der Messvorrichtung charakterisiert werden. Insbesondere ist das Messobjekt nicht Bestandteil der Messvorrichtung. Zudem sind die Kontaktelektroden nicht dauerhaft (insbesondere nicht stoffschlüssig) mit dem Messobjekt verbunden. Die Kontaktelektroden können insbesondere derart relativ zu dem Messobjekt bzw. der Messobjekt-Aufnahme bewegbar ausgebildet sein, dass nach Einbringen eines Messobjekts in die Messobjekt-Aufnahme die Kontaktelektroden in Kontakt mit dem Messobjekt gebracht werden können, anschließend die Messung zur Charakterisierung des Messobjekts durchgeführt werden kann, und nach Abschluss der Messung die Kontaktelektroden außer Kontakt mit dem Messobjekt gebracht werden können, sodass anschließend das Messobjekt aus der Messobjekt-Aufnahme entfernt werden kann.
• Gemäß einer Ausführungsform ist die Messvorrichtung zudem derart ausgebildet, dass die Kontaktelektroden relativ zueinander bewegbar und somit relativ zueinander variabel positionierbar sind. Die Messvorrichtung kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass die (zum Kontaktieren des Messobjekts vorgesehenen) Kontaktstellen der Kontaktelektroden relativ zueinander bewegbar bzw. variabel positionierbar sind. Demgemäß können die Positionen der ersten, zweiten, dritten und vierten Kontaktelektrode relativ zueinander (und somit auch die Kontaktpositionen, an denen die Kontaktelektroden das Messobjekt kontaktieren) variabel eingestellt werden, sodass unterschiedliche Kontaktierungsgeometrien ermöglicht sind. Demgemäß kann jede der Kontaktelektroden an unterschiedlichen (z.B. beliebigen) Positionen angeordnet und in Kontakt mit dem Messobjekt gebracht werden. Diesbezüglich kann z.B. vorgesehen sein, dass jede der Kontaktelektroden am freien Ende eines flexiblen elektrischen Leiters (z.B. eines Drahtes) angeordnet ist oder durch dasselbe gebildet ist, sodass die Kontaktelektrode bzw. deren Kontaktstelle durch Positionieren des flexiblen elektrischen Leiters variabel positionierbar ist.
• Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Messvorrichtung derart ausgebildet, dass die Kontaktelektroden relativ zueinander nicht bewegbar sind, sondern relativ zueinander in einer fest vorgegebenen Geometrie angeordnet sind. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass die Kontaktelektroden in einer fest vorgegebenen Geometrie derart angeordnet sind, dass die Verbindungslinie zwischen der ersten und der zweiten Kontaktelektrode nicht parallel und nicht senkrecht zu der Verbindungslinie zwischen der dritten und der vierten Kontaktelektrode ist. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Kontaktelektroden in einer fest vorgegebenen Geometrie derart angeordnet sind, dass die Verbindungslinie zwischen der Kontaktstelle der ersten Kontaktelektrode und der Kontaktstelle der zweiten Kontaktelektrode nicht parallel und nicht senkrecht zu der Verbindungslinie zwischen der Kontaktstelle der dritten Kontaktelektrode und der Kontaktstelle der vierten Kontaktelektrode ist. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass die vier Kontaktelektroden derart angeordnet sind, dass sie (bzw. ihre Kontaktstellen) die Eckpunkte eines Rechtecks (bevorzugt eines ungleichseitigen Rechtecks, d.h. eines Rechtecks bei dem die Länge anders ist als die Breite) bilden, wobei sich die erste und die zweite Kontaktelektrode diagonal gegenüberliegen, und wobei sich die dritte und vierte Kontaktelektrode diagonal gegenüberliegen. Es kann z.B. vorgesehene sein, dass die Messvorrichtung ein Kontaktelement aufweist, wobei die Kontaktelektroden (insbesondere die erste, zweite, dritte und vierte Kontaktelektrode) unter Ausbildung einer der vorstehend erläuterten Geometrien an dem Kontaktelement fixiert sind, sodass sie relativ zueinander in einer fest vorgegebenen Geometrie angeordnet sind. Das Kontaktelement kann relativ zu dem Messobjekt bzw. relativ zu der Messobjekt-Aufnahme bewegbar sein. Die angegebenen Geometrien ermöglichen eine zuverlässige und genaue gleichzeitige Ermittlung des Längs- und Querwiderstandes.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beiliegenden Figuren veranschaulicht, wobei gleiche oder ähnliche Merkmale mit gleichen Bezugszeichen versehen sind; hierbei zeigen schematisch:
• 1 eine Messvorrichtung gemäß einer Ausführungsform mit einer Wechselspannungsquelle beim Charakterisieren eines Messobjektes,
• 2 ein exemplarisches Eingangsstromsignal (2A) und dessen Fouriertransformierte (2B), sowie ein exemplarisches Ausgangsspannungssignal (2C) und dessen Fouriertransformierte (2D),
• 3 ein Kontaktelement mit Kontaktelektrode in einer fest vorgegebenen Geometrie, und
• 4 eine Messvorrichtung gemäß einer Ausführungsform mit einer Gleichspannungsquelle beim Charakterisieren eines Messobjektes,
• 1 zeigt eine Messvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform beim Charakterisieren des elektrischen Widerstandes eines Messobjekts 3. Das Messobjekt 3 liegt in Form einer Materialschicht vor und ist in einer Messobjekt-Aufnahme 4 bzw. Messobjekt-Halterung 4 der Messvorrichtung 1 aufgenommen bzw. gelagert.
• Die Messvorrichtung 1 weist eine elektrische Energiequelle 5 mit einem ersten Pol 7 und einem zweiten Pol 9 auf. Bei der Ausführung nach 1 ist die Energiequelle 5 eine elektrische Wechselspannungsquelle 5, mittels derer eine elektrische Wechselspannung bereitgestellt wird, sodass bei Vorliegen einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen dem ersten 7 und dem zweiten 9 Pol von der Wechselspannungsquelle 5 ein elektrischer Strom bereitgestellt wird, der als Eingangsstrom bezeichnet wird. Da gemäß 1 die Energiequelle 5 eine Wechselspannungsquelle ist, ist der Eingangsstrom ein Wechselstrom.
• Die Messvorrichtung 1 weist eine Spannungsmesseinrichtung 11 mit einem ersten Messeingang 13 und einem zweiten Messeingang 15 auf. Die Spannungsmesseinrichtung 11 ist zum Erfassen der zwischen dem ersten 13 und dem zweiten 15 Messeingang vorliegenden elektrischen Spannung ausgebildet, die als Ausgangsspannung bezeichnet wird. Da gemäß 1 der Eingangsstrom ein Wechselstrom ist, ist die Ausgangsspannung eine Wechselspannung.
• Die Messvorrichtung 1 weist zudem eine erste Kontaktelektrode 17, eine zweite Kontaktelektrode 19, eine dritte Kontaktelektrode 21 und eine vierte Kontaktelektrode 23 auf. Die Kontaktelektroden sind zum physischen und elektrischen Kontaktieren des Messobjekts 3 vorgesehen. Bei der bestimmungsgemäßen Verwendung der Messvorrichtung 1 befinden sich - wie in 1 dargestellt - die Kontaktelektroden 17, 19, 21 und 23 im physischen Kontakt mit dem Messobjekt 3, sodass das Messobjekt 3 mittels der Kontaktelektroden elektrisch kontaktiert ist.
• Die Messvorrichtung 1 weist eine Schalteinrichtung 27 auf, die zwischen die Energiequelle 5 und die Spannungsmesseinrichtung 11 einerseits und die Kontaktelektroden 17, 19, 21, 23 andererseits geschaltet ist. Die Messvorrichtung 1 weist einen ersten Anschlusskontakt 16, einen zweiten Anschlusskontakt 18, einen dritten Anschlusskontakt 20, und einen vierten Anschlusskontakt 22 auf, wobei die Anschlusskontakte 16, 18, 20, 22 z.B. an der Schalteinrichtung 27 ausgebildet sein können. Die Anschlusskontakte 16, 18, 20, 22 können z.B. als Anschlussbuchsen ausgebildet sein. Die Schalteinrichtung 27 ist zum variablen paarweisen elektrischen Verbinden je eines des ersten Pols 7, des zweiten Pols 9, des ersten Messeingangs 13 und des zweiten Messeingangs 15 einerseits mit je einem der vier Anschlusskontakte 16, 18, 20, 22 andererseits ausgebildet. Jeder der Anschlusskontakte ist mittels einer lösbaren elektrischen Verbindung (z.B. einer Steckverbindung) mit einer der Kontaktelektroden verbunden. Der erste Anschlusskontakt 16 ist mit der ersten Kontaktelektrode 17 elektrisch verbunden, der zweite Anschlusskontakt 18 ist mit der zweiten Kontaktelektrode 19 elektrisch verbunden, der dritte Anschlusskontakt 20 ist mit der dritten Kontaktelektrode 21 elektrisch verbunden, und der vierte Anschlusskontakt 22 ist mit der vierten Kontaktelektrode 23 elektrisch verbunden. Die Messvorrichtung 1 bzw. die Schalteinrichtung 27 ist somit zum variablen paarweisen elektrischen Verbinden je eines des ersten Pols 7, des zweiten Pols 9, des ersten Messeingangs 13 und des zweiten Messeingangs 15 einerseits mit je einer der vier Kontaktelektroden 17, 19, 21, 23 andererseits ausgebildet.
• Die Schalteinrichtung 27 weist vier elektrische Eingangskontakte und vier elektrische Ausgangskontakte auf, nämlich einen ersten Eingangskontakt 29, einen zweiten Eingangskontakt 31, einen dritten Eingangskontakt 33, einen vierten Eingangskontakt 35, einen ersten Ausgangskontakt 37, einen zweiten Ausgangskontakt 39, einen dritten Ausgangskontakt 41 und einen vierten Ausgangskontakt 43. Der erste Eingangskontakt 29 ist mit dem ersten Pol 7, der zweite Eingangskontakt 31 ist mit dem zweiten Pol 9, der dritte Eingangskontakt 33 ist mit dem ersten Messeingang 13, und der vierte Eingangskontakt 35 ist mit dem zweiten Messeingang 15 elektrisch verbunden. Der erste Ausgangskontakt 37 ist mit dem ersten Anschlusskontakt 16 (und somit mit der ersten Kontaktelektrode 17), der zweite Ausgangskontakt 39 ist mit dem zweiten Anschlusskontakt 18 (und somit mit der zweiten Kontaktelektrode 19), der dritte Ausgangskontakt 41 ist mit dem dritten Anschlusskontakt 20 (und somit mit der dritten Kontaktelektrode 21), und der vierte Ausgangskontakt 43 ist mit dem vierten Anschlusskontakt 22 (und somit mit der vierten Kontaktelektrode 23) elektrisch verbunden. Die Schalteinrichtung 27 ist zum variablen paarweisen elektrischen Verbinden je eines der Eingangskontakte 29, 31, 33, 35 mit je einem der Ausgangskontakte 37, 39, 41, 43 ausgebildet (in 1 veranschaulicht durch die sich kreuzenden gestrichelten Linien, welche die Funktionsweise der Schalteinrichtung 27 als Schaltmatrix veranschaulichen).
• Die Messvorrichtung 1 ist derart ausgebildet, dass von ihr der elektrische Strom, der bei elektrischer Verbindung des ersten Pols 7 mit dem i-ten Anschlusskontakt bzw. der i-ten Kontaktelektrode und elektrischer Verbindung des zweiten Pols 9 mit dem j-ten Anschlusskontakt bzw. der j-ten Kontaktelektrode zwischen dem ersten Pol 7 und dem zweiten Pol 9 vorliegt, als Eingangsstromsignal I_ij erfasst wird (wobei i, j = 1, 2, 3, 4 und i ≠ j). Zu diesem Zweck weist die Messvorrichtung 1 ein elektrisches Widerstandsbauelement 45 auf, das auch als Messwiderstand 45 fungiert und bezeichnet wird. Der Messwiderstand 45 ist in Reihe zu dem ersten Pol 7 zwischen den ersten Pol 7 und die Anschlusskontakte 16, 18, 20, 22 (und somit auch zwischen den ersten Pol 7 und die Kontaktelektroden 17, 19, 21, 23) geschaltet, insbesondere zwischen den ersten Pol 7 und die Schalteinrichtung 27. Vorliegend ist der Messwiderstand 45 als Beispiel zwischen den ersten Pol 7 der Energiequelle 5 und den ersten Eingangskontakt 29 der Schalteinrichtung 27 geschaltet.
• Die Messvorrichtung 1 ist zum Erfassen der über dem Messwiderstand 45 abfallenden elektrischen Spannung als Messspannung und Ermitteln des Eingangsstromsignales I_ij basierend auf der erfassten Messspannung ausgebildet. Die Messvorrichtung 1 weist als Beispiel eine Stromsignalerzeugungseinrichtung 47 auf, die zum Abgreifen bzw. Erfassen der über dem Messwiderstand 45 abfallenden elektrischen Spannung und Ermitteln des dieser Spannung entsprechenden elektrischen Stromes als Eingangsstrom I_ij ausgebildet ist (z.B. indem das Eingangsstromsignal gebildet wird als Quotient aus der Messspannung und dem bekannten Widerstandswert des Messwiderstandes 45). Das Eingangsstromsignal I_ij beschreibt den Eingangsstrom als Funktion der Zeit und wird daher auch als I_ij = I_ij(t) geschrieben, wobei t die Zeit bezeichnet.
• Gemäß der Ausführung nach 1 weist die Messvorrichtung 1 zudem ein zweites elektrisches Widerstandsbauelement 49 auf, das in Reihe zu dem zweiten Pol 9 zwischen den zweiten Pol 9 und die Anschlusskontakte 16, 18, 20, 22 (und somit auch zwischen den zweiten Pol 7 und die Kontaktelektroden 17, 19, 21, 23) geschaltet ist, insbesondere zwischen den zweiten Pol 9 und die Schalteinrichtung 27. Vorliegend ist das zweite Widerstandsbauelement 49 als Beispiel zwischen den zweiten Pol 9 der Energiequelle 5 und den zweiten Eingangskontakt 31 der Schalteinrichtung 27 geschaltet. Der Widerstandswert des zweiten Widerstandsbauelements 49 ist genauso groß wie der Widerstandswert des ersten Widerstandsbauelements 45, als Beispiel sind das erste Widerstandsbauelement 45 und das zweite Widerstandsbauelement 49 identisch zueinander ausgebildet. Auch das zweite Widerstandsbauelement 49 kann als Messwiderstand zum Erfassen des Eingangsstromsignales fungieren, wobei die die Messvorrichtung 1 zum Erfassen der über dem zweiten Widerstandsbauelement 49 abfallenden elektrischen Spannung als Messspannung und Ermitteln des Eingangsstromsignales I_ij basierend auf der erfassten Messspannung ausgebildet sein kann (in 1 nicht dargestellt). Jedoch kann auch vorgesehen sein, das zweite Widerstandsbauelement 49 allein aus Symmetriegründen zusätzlich zu dem Messwiderstand 45 einzubringen.
• Aufgrund des elektrischen Eingangsstromes I_ij zwischen der i-ten und der j-ten Kontaktelektrode wird zwischen den beiden übrigen Kontaktelektroden, d.h. zwischen der k-ten und der l-ten Kontaktelektrode, eine elektrische Spannung hervorgerufen (wobei k, l = 1, 2, 3, 4 und k ≠ l). Eine dieser beiden übrigen Kontaktelektroden ist mit dem ersten Messeingang 13 der Spannungsmesseinrichtung 11 elektrisch verbunden, die andere dieser beiden übrigen Kontaktelektroden ist mit dem zweiten Messeingang 15 elektrisch verbunden. Die Messvorrichtung 1 ist derart ausgebildet, dass von ihr die elektrische Spannung, die bei elektrischer Verbindung des ersten Messeingangs 13 mit der k-ten Kontaktelektrode und elektrischer Verbindung des zweiten Messeingangs 15 mit der l-ten Kontaktelektrode zwischen dem ersten Messeingang 13 und dem zweiten Messeingang 15 vorliegt, als Ausgangsspannungssignal U_kl erfasst wird. Das Ausgangsspannungssignal U_kl beschreibt die Ausgangsspannung als Funktion der Zeit und wird daher auch als U_kl = U_kl(t) geschrieben, wobei t die Zeit bezeichnet.
• Die Messvorrichtung 1 ist mittels der Schalteinrichtung 27 zum Durchführen einer ersten, zweiten, dritten und vierten Messsequenz wie folgt ausgebildet.
• In der ersten Messsequenz ist:
• - der erste Anschlusskontakt 16 (und somit auch die erste Kontaktelektrode 17) mit dem ersten Pol 7 elektrisch verbunden, indem von der Schalteinrichtung 27 der erste Eingangskontakt 29 mit dem ersten Ausgangskontakt 37 elektrisch verbunden ist,
• - der zweite Anschlusskontakt 18 (und somit auch die zweite Kontaktelektrode 19) mit dem zweiten Pol 9 elektrisch verbunden, indem von der Schalteinrichtung 27 der zweite Eingangskontakt 31 mit dem zweiten Ausgangskontakt 39 elektrisch verbunden ist,
• - der dritte Anschlusskontakt 20 (und somit auch die dritte Kontaktelektrode 21) mit den ersten Messeingang 13 elektrisch verbunden, indem von der Schalteinrichtung 27 der dritte Eingangskontakt 33 mit dem dritten Ausgangskontakt 41 elektrisch verbunden ist, und
• - der vierte Anschlusskontakt 22 (und somit auch die vierte Kontaktelektrode 23) mit dem zweiten Messeingang 15 elektrisch verbunden, indem von der Schalteinrichtung 27 der vierte Eingangskontakt 35 mit dem vierten Ausgangskontakt 43 elektrisch verbunden ist,
• - wobei der zwischen dem ersten 16 und dem zweiten 18 Anschlusskontakt (bzw. zwischen der ersten 17 und der zweiten 19 Kontaktelektrode) vorliegende Eingangsstrom als erstes Eingangsstromsignal I₁₂ erfasst wird, und wobei die zwischen dem dritten 20 und dem vierten 22 Anschlusskontakt (bzw. zwischen der dritten 21 und der vierten 23 Kontaktelektrode) vorliegende Spannung als erstes Ausgangsspannungssignal U₃₄ erfasst wird.
• In der zweiten Messsequenz ist:
• - der dritte Anschlusskontakt 20 (und somit auch die dritte Kontaktelektrode 21) mit dem ersten Pol 7 elektrisch verbunden, indem von der Schalteinrichtung 27 der erste Eingangskontakt 29 mit dem dritten Ausgangskontakt 41 elektrisch verbunden ist,
• - der vierte Anschlusskontakt 22 (und somit auch die vierte Kontaktelektrode 23) mit dem zweiten Pol 9 elektrisch verbunden, indem von der Schalteinrichtung 27 der zweite Eingangskontakt 31 mit dem vierten Ausgangskontakt 43 elektrisch verbunden ist,
• - der zweite Anschlusskontakt 18 (und somit auch die zweite Kontaktelektrode 19) mit dem ersten Messeingang 13 elektrisch verbunden, indem von der Schalteinrichtung 27 der dritte Eingangskontakt 33 mit dem zweiten Ausgangskontakt 39 elektrisch verbunden ist, und
• - der erste Anschlusskontakt 16 (und somit auch die erste Kontaktelektrode 17) mit dem zweiten Messeingang 15 elektrisch verbunden, indem von der Schalteinrichtung 27 der vierte Eingangskontakt 35 mit dem ersten Ausgangskontakt 37 elektrisch verbunden ist,
• - wobei der zwischen dem dritten 20 und dem vierten 22 Anschlusskontakt (bzw. zwischen der dritten 21 und der vierten 23 Kontaktelektrode) vorliegende Eingangsstrom als zweites Eingangsstromsignal I₃₄ erfasst wird, und wobei die zwischen dem ersten 16 und dem zweiten 18 Anschlusskontakt (bzw. zwischen der ersten 17 und der zweiten 19 Kontaktelektrode) vorliegende Spannung als zweites Ausgangsspannungssignal U₂₁ erfasst wird.
• In der dritten Messsequenz ist:
• - der zweite Anschlusskontakt 18 (und somit auch die zweite Kontaktelektrode 19) mit dem ersten Pol 7 elektrisch verbunden, indem von der Schalteinrichtung 27 der erste Eingangskontakt 29 mit dem zweiten Ausgangskontakt 39 elektrisch verbunden ist,
• - der erste Anschlusskontakt 16 (und somit auch die erste Kontaktelektrode 17) mit dem zweiten Pol 9 elektrisch verbunden, indem von der Schalteinrichtung 27 der zweite Eingangskontakt 31 mit dem ersten Ausgangskontakt 37 elektrisch verbunden ist,
• - der vierte Anschlusskontakt 22 (und somit auch die vierte Kontaktelektrode 23) mit dem ersten Messeingang 13 elektrisch verbunden, indem von der Schalteinrichtung 27 der dritte Eingangskontakt 33 mit dem vierten Ausgangskontakt 43 elektrisch verbunden ist, und
• - der dritte Anschlusskontakt 20 (und somit auch die dritte Kontaktelektrode 21) mit dem zweiten Messeingang 15 elektrisch verbunden indem von der Schalteinrichtung 27 der vierte Eingangskontakt 35 mit dem dritten Ausgangskontakt 41 elektrisch verbunden ist,
• - wobei der zwischen dem zweiten 18 und dem ersten 16 Anschlusskontakt (bzw. zwischen der zweiten 19 und ersten 17 Kontaktelektrode) vorliegende Eingangsstrom als drittes Eingangsstromsignal I₂₁ erfasst wird, und wobei die zwischen dem vierten 22 und dem dritten 20 Anschlusskontakt (bzw. zwischen der vierten 23 und der dritten 21 Kontaktelektrode) vorliegende Spannung als drittes Ausgangsspannungssignal U₄₃ erfasst wird.
• In der vierten Messsequenz ist:
• - der vierte Anschlusskontakt 22 (und somit auch die vierte Kontaktelektrode 23) mit dem ersten Pol 7 elektrisch verbunden, indem von der Schalteinrichtung 27 der erste Eingangskontakt 29 mit dem vierten Ausgangskontakt 43 elektrisch verbunden ist,
• - der dritte Anschlusskontakt 20 (und somit auch die dritte Kontaktelektrode 21) mit dem zweiten Pol 9 elektrisch verbunden, indem von der Schalteinrichtung 27 der zweite Eingangskontakt 31 mit dem dritten Ausgangskontakt 41 elektrisch verbunden ist,
• - der erste Anschlusskontakt 16 (und somit auch die erste Kontaktelektrode 17) mit dem ersten Messeingang 13 elektrisch verbunden, indem von der Schalteinrichtung 27 der dritte Eingangskontakt 33 mit dem ersten Ausgangskontakt 37 elektrisch verbunden ist, und
• - der zweite Anschlusskontakt 18 ( und somit auch die zweite Kontaktelektrode 19) mit dem zweiten Messeingang 15 elektrisch verbunden, indem von der Schalteinrichtung 27 der vierte Eingangskontakt 35 mit dem zweiten Ausgangskontakt 39 elektrisch verbunden ist,
• - wobei der zwischen dem vierten 22 und dem dritten 20 Anschlusskontakt (bzw. zwischen der vierten 23 und der dritten 21 Kontaktelektrode) vorliegende Eingangsstrom als viertes Eingangsstromsignal I₄₃ erfasst wird, und wobei die zwischen dem ersten 16 und dem zweiten 18 Anschlusskontakt (bzw. zwischen der ersten 17 und zweiten 19 Kontaktelektrode) vorliegende Spannung als viertes Ausgangsspannungssignal U₁₂ erfasst wird.
• Bei der Ausführung nach 1 ist die Energiequelle 5 zum Bereitstellen einer Wechselspannung ausgebildet, wobei die Wechselspannungsquelle 5 als Beispiel zum Bereitstellen einer harmonischen bzw. sinusförmigen Wechselspannung ausgebildet ist. Als Beispiel ist die Wechselspannungsquelle 5 derart ausgebildet, dass der erste Pol 7 und der zweite Pol 9 mit gegenphasigen Wechselspannungen bzw. Wechselspannungs-Potentialen beaufschlagt werden, sodass für die an dem ersten Pol 7 anliegende Wechselspannung U₁(t) und die an dem zweiten Pol 9 anliegende Wechselspannung U₂(t) gilt U₁(t) = - U₂(t)(wie in 1 durch die gegeneinander um 180° phasenverschobenen Sinusverläufe veranschaulicht). Alternativ dazu kann die Wechselspannungsquelle 5 derart ausgebildet sein (nicht dargestellt), dass einer der beiden Pole (z.B. der erste Pol 7) auf das Massepotential der Messvorrichtung 1 geschaltet ist, und dass der andere der beiden Pole (z.B. der zweite Pol 9) mit einem Wechselspannungs-Potential bzw. mit einer Wechselspannung beaufschlagt wird (nicht dargestellt).
• Die Messvorrichtung 1 ist mittels der Auswerteeinrichtung 51 zum Ermitteln des Längswiderstandes R_long und des Querwiderstandes R_trans des Messobjektes 3 basierend auf dem ersten, zweiten, dritten und vierten Eingangsstromsignal sowie basierend auf dem ersten, zweiten, dritten und vierten Ausgangsspannungssignal ausgebildet, wie nachfolgend näher erläutert.
• Gemäß der Ausführung nach 1 ist die Messvorrichtung 1 zum Fouriertransformieren des ersten, zweiten, dritten und vierten Eingangsstromsignals I_ij(t) sowie zum Fouriertransformieren des ersten, zweiten, dritten und vierten Ausgangsspannungssignals U_kl(t) ausgebildet. Zudem ist die Messvorrichtung 1 zum Ermitteln des Längswiderstandes R_long und des Querwiderstandes R_trans des Messobjekts 3 basierend auf den fouriertransformierten Eingangsstromsignalen und den fouriertransformierten Ausgangsspannungssignalen ausgebildet. Vorliegend werden als Beispiel die Eingangsstromsignale I_ij(t) und die Ausgangsspannungssignale U_kl(t) als Analogsignale erfasst, diese Analogsignale digitalisiert und somit in Digitalsignale umgewandelt, und diese Digitalsignale mittels diskreter Fourier-Transformation (auch als DFT bezeichnet) fouriertransformiert. Dies kann z.B. realisiert sein, indem die Messvorrichtung 1 einen ersten Analog-Digital-Wandler ADC1 zum Umwandeln der Eingangsstromsignale I_ij(t) in Digitalsignale und einen ersten Fourieranalysator DFT1 zum Fouriertransformieren der digitalisierten Eingangsstromsignale mittels DFT aufweist, und indem die Messvorrichtung 1 einen zweiten Analog-Digital-Wandler ADC2 zum Umwandeln der Ausgangsspannungssignale U_kl(t) in Digitalsignale und einen zweiten Fourieranalysator DFT2 zum Fouriertransformieren der digitalisierten Ausgangsspannungssignale mittels DFT aufweist. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Analog-Digital-Wandler ADC1 und ADC2 sowie die Fourieranalysatoren DFT1 und DFT2 (bzw. deren Funktionalität) in der Auswerteeinrichtung 51 implementiert sind.
• Die von der Energiequelle 5 bereitgestellte harmonische Wechselspannung führt zu harmonischen bzw. sinusförmigen Eingangsstromsignalen I_ij(t) gemäß Gleichung (11), d.h. das erste Eingangsstromsignal I₁₂, das zweite Eingangsstromsignal I₃₄, das dritte Eingangsstromsignal I₂₁ und das vierte Eingangsstromsignal I₄₃ können in einer Form gemäß Gleichung (11) geschrieben werden.
• 2A zeigt den zeitlichen Verlauf eines exemplarischen harmonischen Eingangsstromsignals I_ij(t) der Form $$I_{ij}\left(t\right)=A_{ij}\cdot \text{sin}\left({\omega }_1\cdot t\right)$$

  

  gemäß Gleichung (11). 2B zeigt das zugehörige fouriertransformierte Eingangsstromsignal I_ij(ω) das in Form eines Frequenzbereichssignals vorliegt. 2C zeigt den zeitlichen Verlauf eines von dem Eingangsstromsignal I_ij(t) hervorgerufenen exemplarischen Ausgangsspannungssignals U_kl(t), wobei 2D das zugehörige fouriertransformierte Ausgangsspannungssignal U_kl(ω) zeigt, das in Form eines Frequenzbereichssignals vorliegt und gemäß Gleichung (12) als gewichtete Summe mehrerer Harmonischenordnungen n geschrieben werden kann. Vorliegend ist als Beispiel n = 1, 2, 3, sodass das Ausgangsspannungssignal geschrieben werden kann als $$U_{kl}\left(t\right)=B_{kl}^1\cdot \text{sin}\left({\omega }_1\cdot t\right)+B_{kl}^2\cdot \text{sin}\left(2\cdot {\omega }_1\cdot t\right)+B_{kl}^3\cdot \text{sin}\left(3\cdot {\omega }_1\cdot t\right),$$

  

  wobei der Einfachheit halber angenommen wurde, dass die Phasen ${\phi }_{kl}^n$

  

  Null sind.
• Die harmonischenabhängigen Widerstandselemente $R_{ijkl}^n$

  

  ergeben sich anhand der Gleichungen (13) bis (15), wobei vorliegend aufgrund der verschwindenden Anfangsphasen ${\phi }_{kl}^n$

  

  der Imaginärteil der harmonischenabhängigen Widerstandselemente $R_{ijkl}^n$

  

  verschwindet und die Widerstandselemente $R_{ijkl}^n$

  

  für n = 1, 2, 3 somit gegeben sind durch $R_{ijkl}^1=B_{kl}^1/A_{ij},R_{ijkl}^2=B_{kl}^2/A_{ij}$

  

  und $R_{ijkl}^3=B_{kl}^3/A_{ij}.$

  

  Aus diesen harmonischenabhängigen Widerstandselementen $R_{ijkl}^n$

  

  können wiederum gemäß den Gleichungen (16) und (17) oder gemäß den Gleichungen (18) und (19) der Längswiderstand $R_{long}^n$

  

  und der Querwiderstand $R_{trans}^n$

  

  für unterschiedliche Harmonischenordnungen n ermittelt werden. Dementsprechend ist bei der Ausführungsform nach 1 die Auswerteeinrichtung 51 als Beispiel zum Auswerten der erfassten fouriertransformierten Eingangsstromsignale und der fouriertransformierten Ausgangsspannungssignale gemäß den Gleichungen (11) bis (15) ausgebildet, wobei der Längswiderstand und der Querwiderstand entweder gemäß den Gleichungen (16) und (17) oder gemäß den Gleichungen (18) und (19) ermittelt werden können. Da die Gleichungen (11) bis (19) für n = 1 den Gleichungen (2) bis (10) entsprechen, ist die Ausführungsform nach 1 insbesondere auch zum Auswerten der erfassten Signale gemäß den Gleichungen (2) bis (10) ausgebildet. Die Messvorrichtung 1 ist zudem (z.B. mittels der Auswerteeinrichtung 51 bzw. eines darin implementierten Datenspeichers) zum Speichern der erfassten Eingangsstromsignale, der erfassten Ausgangsspannungssignale, und der ermittelten Widerstandswerte ausgebildet.
• Die Messvorrichtung 1 weist eine Messobjekt-Aufnahme 4 zum Lagern des Messobjektes 3 auf. Jede der Kontaktelektroden 17, 19, 21, 23 ist mit einer Spitze ausgebildet, wobei die Spitze als Kontaktstelle zum Kontaktieren des Messobjektes 3 fungiert. Die Messvorrichtung 1 ist derart ausgebildet, dass die erste 17, zweite 19, dritte 21 und vierte 23 Kontaktelektrode (bzw. deren Kontaktstellen) relativ zu der Messobjekt-Aufnahme 4 und dem Messobjekt 3 bewegbar sind (in 1 veranschaulicht durch den Doppelpfeil 53). Bei der Ausführung nach 1 weist die Messvorrichtung 1 ein Kontaktelement 55 auf, wobei die Kontaktelektroden 17, 19, 21, 23 in einer fest vorgegebenen Geometrie an dem Kontaktelement 55 fixiert sind. Das Kontaktelement 55 ist zusammen mit den Kontaktelektroden entlang der durch den Doppelpfeil 55 gekennzeichneten Bewegungsrichtung relativ zu der Messobjekt-Aufnahme 4 bewegbar. Bei der Ausführung nach 1 sind die Kontaktelektroden in einer derartigen Geometrie an dem Kontaktelement 55 fixiert, dass die Verbindungslinie zwischen der ersten 17 und der zweiten 19 Kontaktelektrode nicht parallel und nicht senkrecht zu der Verbindungslinie zwischen der dritten 21 und der vierten 23 Kontaktelektrode ist. Vorliegend sind die Kontaktelektroden als Beispiel derart angeordnet, dass die Kontaktelektroden (bzw. deren Kontaktstellen) die Eckpunkte eines ungleichseiteigen Rechtecks bilden, wobei sich die erste 17 und die zweite 19 Kontaktelektrode diagonal gegenüberliegen, und wobei sich die dritte 21 und vierte 23 Kontaktelektrode diagonal gegenüberliegen. 3 veranschaulicht das Kontaktelement 55 mit den in Form eines ungleichseitigen Rechtecks vorliegenden Kontaktelektroden 17, 19, 21 und 23.
• 4 zeigt eine Messvorrichtung 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Im Unterschied zu der Ausführungsform nach 1 ist bei der Ausführungsform nach 4 die Energiequelle 5 als Gleichspannungsquelle 5 ausgebildet, von der zwischen den Polen 7 und 9 eine elektrische Gleichspannung bereitgestellt wird. Somit ist bei der Ausführung nach 4 der Eingangsstrom ein Gleichstrom. Die Messvorrichtung nach 4 ist zum Durchführen der bereits mit Bezug auf die 1 beschriebenen ersten, zweiten, dritten und vierten Messsequenz mit den entsprechenden Beschaltungskonfigurationen ausgebildet, insbesondere zum Erfassen des zugehörigen ersten, zweiten, dritten und vierten Eingangsstromsignals I_ij(t) und zum Erfassen des ersten, zweiten, dritten und vierten Ausgangsspannungssignals U_kt(t).
• Da die Messvorrichtung 1 nach 4 mit einer Gleichspannung betrieben wird, kann hier eine Auswertung der erfassten Eingangsstromsignale und Ausgangsspannungssignale ohne Fouriertransformation erfolgen. Im Unterschied zu der Ausführung nach 1 können bei der Messvorrichtung 1 nach 4 somit insbesondere die Analog-Digital-Wandler ADC1 und ADC2 sowie die Fourieranalysatoren DFT1 und DFT2 entfallen. Zudem ist die Messvorrichtung 1 nach 4 ohne das zweite Widerstandsbauelement 49 ausgebildet.
• Die Messvorrichtung 1 nach 4 ist als Beispiel derart ausgebildet, dass von ihr in der jeweiligen Messsequenz mittels der Stromsignalerzeugungseinrichtung 47 das erste Eingangsstromsignal I₁₂, das zweite Eingangsstromsignal I₃₄, das dritte Eingangsstromsignal I₂₁, das vierte Eingangsstromsignal I₄₃, und mittels der Spannungsmesseinrichtung 11 das erste Ausgansspannungssignal U₃₄, das zweite Ausgangsspannungssignal U₂₁, das dritte Ausgangsspannungssignal U₄₃ und das vierte Ausgangsspannungssignal U₁₂ erfasst werden. Da gemäß 4 der Eingangsstrom ein Gleichstrom ist, ist die Ausgangsspannung eine Gleichspannung.
• Die Messvorrichtung 1 nach 4 ist zum Ermitteln des Längswiderstandes R_long und des Querwiderstandes R_trans des Messobjektes 3 basierend auf dem ersten, zweiten, dritten und vierten Eingangsstromsignal sowie basierend auf dem ersten, zweiten, dritten und vierten Ausgangsspannungssignal ausgebildet, wie nachfolgend näher erläutert.
• Gemäß der Ausführung nach 4 ist die Messvorrichtung 1 gemäß R_ijkl = U_kl/I_ij nach Gleichung (1) zum Ermitteln des Quotienten U₃₄/I₁₂ aus dem ersten Ausgangsspannungssignal U₃₄ und dem ersten Eingangsstromsignal I₁₂ als ersten Widerstandswert R₁₂₃₄, zum Ermitteln des Quotienten U₂₁/I₃₄ aus dem zweiten Ausgangsspannungssignal U₂₁ und dem zweiten Eingangsstromsignal I₃₄ als zweiten Widerstandswert R₃₄₂₁, zum Ermitteln des Quotienten U₄₃/I₂₁ aus dem dritten Ausgangsspannungssignal U₄₃ und dem dritten Eingangsstromsignal I₂₁ als dritten Widerstandswert R₂₁₄₃, und zum Ermitteln des Quotienten U₁₂/I₄₃ aus dem vierten Ausgangsspannungssignal U₁₂ und dem vierten Eingangsstromsignal I₄₃ als vierten Widerstandswert R₄₃₁₂ ausgebildet.
• Aus diesen Widerstandselementen R_ijkl können wiederum gemäß den Gleichungen (7) und (8) oder gemäß den Gleichungen (9) und (10) der Längswiderstand R_long und der Querwiderstand R_trans ermittelt werden. Dementsprechend ist bei der Ausführungsform nach 4 die Auswerteeinrichtung 51 als Beispiel zum Auswerten der erfassten Eingangsstromsignale und Ausgangsspannungssignale gemäß den Gleichungen (1) und (7) bis (10) ausgebildet, wobei der Längswiderstand und der Querwiderstand entweder gemäß den Gleichungen (7) und (8) oder gemäß den Gleichungen (9) und (10) ermittelt werden können.
• Im Unterschied zu der Messvorrichtung nach 1 sind bei der Messvorrichtung nach 4 die Kontaktelektroden17, 19, 21, 23 nicht mittels eines Kontaktelements fixiert, sondern relativ zueinander bewegbar (wobei auch gemäß 4 die Kontaktelektroden relativ zu der Messobjekt-Aufnahme 4 und dem Messobjekt 3 bewegbar sind).
• Ansonsten ist die Ausgestaltung der Messvorrichtung 1 gemäß 4 identisch zu derjenigen gemäß 1, sodass diesbezüglich auf die mit Bezug auf die Ausführungsform nach 1 gemachten Erläuterungen verwiesen wird.
• Bezugszeichenliste

1

Messvorrichtung

3

Messobjekt

4

Messobjekt-Aufnahme / Messobjekt-Halterung

5

elektrische Energiequelle

7

erster Pol der Energiequelle

9

zweiter Pol der Energiequelle

11

Spannungsmesseinrichtung

13

erster Messeingang der Spannungsmesseinrichtung

15

zweiter Messeingang der Spannungsmesseinrichtung

16

erster Anschlusskontakt

17

erste Kontaktelektrode

18

zweiter Anschlusskontakt

19

zweite Kontaktelektrode

20

dritter Anschlusskontakt

21

dritte Kontaktelektrode

22

vierter Anschlusskontakt

23

vierte Kontaktelektrode

27

Schalteinrichtung

29

erster Eingangskontakt der Schalteinrichtung

31

zweiter Eingangskontakt der Schalteinrichtung

33

dritter Eingangskontakt der Schalteinrichtung

35

vierter Eingangskontakt der Schalteinrichtung

37

erster Ausgangskontakt der Schalteinrichtung

39

zweiter Ausgangskontakt der Schalteinrichtung

41

dritter Ausgangskontakt der Schalteinrichtung

43

vierter Ausgangskontakt der Schalteinrichtung

45

erstes elektrisches Widerstandsbauelement / Messwiderstand

47

Stromsignalerzeugungseinrichtung

49

zweites elektrisches Widerstandsbauelement / Messwiderstand

51

Auswerteeinrichtung

53

Bewegungsfreiheitsgrade der Kontaktelektroden / des Kontaktelements

55

Kontaktelement mit daran fixierten Kontaktelektroden

I12

erstes Eingangsstromsignal

I34

zweites Eingangsstromsignal

I21

drittes Eingangsstromsignal

I43

viertes Eingangsstromsignal

U34

erstes Ausgangsspannungssignal

U21

zweites Ausgangsspannungssignal

U43

drittes Ausgangsspannungssignal

U12

viertes Ausgangsspannungssignal

U1, U2

gegenphasige Wechselspannungen / Wechselspannungs-Potentiale

R1234

erstes Widerstandselement

R3421

zweites Widerstandselement

R2143

drittes Widerstandselement

R4312

viertes Widerstandselement

Widerstandselement zur Harmonischenordnung n

Rtrans

Querwiderstand / Transversalwiderstand

Rlong

Längswiderstand / Longitudinalwiderstand

Längswiderstand zur Harmonischenordnung n

Querwiderstand zur Harmonischenordnung n

ADC1

erster Analog-Digital-Wandler

ADC2

zweiter Analog-Digital-Wandler

DFT1

erster Fourieranalysator

DFT2

zweiter Fourieranalysator

Claims (14)

1. Messvorrichtung (1) zum Charakterisieren des elektrischen Widerstandes eines Messobjekts (3), aufweisend: - eine elektrische Energiequelle (5) mit einem ersten Pol (7) und einem zweiten Pol (9) zum Bereitstellen eines elektrischen Stromes als Eingangsstrom, - eine Spannungsmesseinrichtung (11) mit einem ersten Messeingang (13) und einem zweiten Messeingang (15) zum Erfassen einer elektrischen Spannung als Ausgangsspannung, - mindestens einen ersten Anschlusskontakt (16) zum Anschließen einer ersten Kontaktelektrode (17), einen zweiten Anschlusskontakt (18) zum Anschließen einer zweiten Kontaktelektrode (19), einen dritten Anschlusskontakt (20) zum Anschließen einer dritten Kontaktelektrode (21), und einen vierten Anschlusskontakt (22) zum Anschließen einer vierten Kontaktelektrode (23), wobei die erste, zweite, dritte und vierte Kontaktelektrode (17, 19, 21, 23) zum elektrischen Kontaktieren des Messobjekts (3) vorgesehen sind, - eine Schalteinrichtung (27), die zum variablen paarweisen elektrischen Verbinden je eines des ersten Pols (7), des zweiten Pols (9), des ersten Messeingangs (13) und des zweiten Messeingangs (15) einerseits mit je einem der vier Anschlusskontakte (16, 18, 20, 22) andererseits derart ausgebildet ist, dass - die Messvorrichtung zum Durchführen mindestens einer ersten und einer zweiten Messsequenz ausgebildet ist, wobei - in der ersten Messsequenz mittels der Schalteinrichtung (27) der erste Anschlusskontakt (16) mit einem der beiden Pole (7, 9), der zweite Anschlusskontakt (18) mit dem anderen der beiden Pole (9, 7), der dritte Anschlusskontakt (20) mit einem der beiden Messeingänge (13, 15), und der vierte Anschlusskontakt (22) mit dem anderen der beiden Messeingänge (15, 13) elektrisch verbunden ist, wobei der zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlusskontakt vorliegende Eingangsstrom als erstes Eingangsstromsignal (I₁₂) erfasst wird, und wobei die zwischen dem dritten und dem vierten Anschlusskontakt vorliegende Spannung als erstes Ausgangsspannungssignal (U₃₄) erfasst wird, - in der zweiten Messsequenz mittels der Schalteinrichtung (27) der dritte Anschlusskontakt (20) mit einem der beiden Pole (7, 9), der vierte Anschlusskontakt (22) mit dem anderen der beiden Pole (9, 7), der erste Anschlusskontakt (16) mit einem der beiden Messeingänge (13, 15), und der zweite Anschlusskontakt (18) mit dem anderen der beiden Messeingänge (15, 13) elektrisch verbunden ist, wobei der zwischen dem dritten und dem vierten Anschlusskontakt vorliegende Eingangsstrom als zweites Eingangsstromsignal (I₃₄) erfasst wird, und wobei die zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlusskontakt vorliegende Spannung als zweites Ausgangsspannungssignal (U₂₁) erfasst wird, und - wobei die Messvorrichtung (1) unter Einbeziehung des ersten und des zweiten Eingangsstromsignals sowie des ersten und des zweiten Ausgangsspannungssignals zum Ermitteln des Längswiderstandes (R_long) des Messobjekts (3) ausgebildet ist.
2. Messvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Messvorrichtung (1) unter Einbeziehung des ersten und des zweiten Eingangsstromsignals sowie des ersten und des zweiten Ausgangsspannungssignals zum Ermitteln des Querwiderstandes (R_trans) des Messobjekts (3) ausgebildet ist.
3. Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Messvorrichtung (1) zusätzlich zu der ersten und zweiten Messsequenz zum Durchführen mindestens einer dritten und vierten Messsequenz ausgebildet ist, derart dass - in der ersten Messsequenz mittels der Schalteinrichtung (27) der erste Anschlusskontakt (16) mit dem ersten Pol (7), der zweite Anschlusskontakt (18) mit dem zweiten Pol (9), der dritte Anschlusskontakt (20) mit dem ersten Messeingang (13), und der vierte Anschlusskontakt (22) mit dem zweiten Messeingang (15) elektrisch verbunden ist, wobei der zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlusskontakt vorliegende Eingangsstrom als erstes Eingangsstromsignal (I₁₂) erfasst wird, und wobei die zwischen dem dritten und dem vierten Anschlusskontakt vorliegende Spannung als erstes Ausgangsspannungssignal (U₃₄) erfasst wird, - in der zweiten Messsequenz mittels der Schalteinrichtung (27) der dritte Anschlusskontakt (20) mit dem ersten Pol (7), der vierte Anschlusskontakt (22) mit dem zweiten Pol (9), der zweite Anschlusskontakt (18) mit dem ersten Messeingang (13), und der erste Anschlusskontakt (16) mit dem zweiten Messeingang (15) elektrisch verbunden ist, wobei der zwischen dem dritten und dem vierten Anschlusskontakt vorliegende Eingangsstrom als zweites Eingangsstromsignal (I₃₄) erfasst wird, und wobei die zwischen dem zweiten und dem ersten Anschlusskontakt vorliegende Spannung als zweites Ausgangsspannungssignal (U₂₁) erfasst wird, - in der dritten Messsequenz mittels der Schalteinrichtung (27) der zweite Anschlusskontakt (18) mit dem ersten Pol (7), der erste Anschlusskontakt (16) mit dem zweiten Pol (9), der vierte Anschlusskontakt (22) mit dem ersten Messeingang (13), und der dritte Anschlusskontakt (20) mit dem zweiten Messeingang (15) elektrisch verbunden ist, wobei der zwischen dem zweiten und dem ersten Anschlusskontakt vorliegende Eingangsstrom als drittes Eingangsstromsignal (I₂₁) erfasst wird, und wobei die zwischen dem vierten und dem dritten Anschlusskontakt vorliegende Spannung als drittes Ausgangsspannungssignal (U₄₃) erfasst wird, - in der vierten Messsequenz mittels der Schalteinrichtung (27) der vierte Anschlusskontakt (22) mit dem ersten Pol (7), der dritte Anschlusskontakt (20) mit dem zweiten Pol (9), der erste Anschlusskontakt (16) mit dem ersten Messeingang (13), und der zweite Anschlusskontakt (18) mit dem zweiten Messeingang (15) elektrisch verbunden ist, wobei der zwischen dem vierten und dem dritten Anschlusskontakt vorliegende Eingangsstrom als viertes Eingangsstromsignal (I₄₃) erfasst wird, und wobei die zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlusskontakt vorliegende Spannung als viertes Ausgangsspannungssignal (U₁₂) erfasst wird, und - wobei die Messvorrichtung (1) unter Einbeziehung des ersten, zweiten, dritten und vierten Eingangsstromsignals sowie des ersten, zweiten, dritten und vierten Ausgangsspannungssignals zum Ermitteln des Längswiderstandes (R_long) und/oder des Querwiderstandes (R_trans) des Messobjekts (3) ausgebildet ist.
4. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Messvorrichtung (1) zum Ermitteln eines ersten Widerstandswertes (R₁₂₃₄) aus dem ersten Ausgangsspannungssignal (U₃₄) und dem ersten Eingangsstromsignal (I₁₂), zum Ermitteln eines zweiten Widerstandswertes (R₃₄₂₁) aus dem zweiten Ausgangsspannungssignal (U₂₁) und dem zweiten Eingangsstromsignal (I₃₄), sowie zum Ermitteln des Längswiderstandes (R_long) und/oder des Querwiderstandes (R_trans) des Messobjekts (3) basierend auf dem ersten und dem zweiten Widerstandswert ausgebildet ist.
5. Messvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Messvorrichtung zum Ermitteln eines ersten Widerstandswertes (R₁₂₃₄) aus dem ersten Ausgangsspannungssignal (U₃₄) und dem ersten Eingangsstromsignal (I₁₂), zum Ermitteln eines zweiten Widerstandswertes (R₃₄₂₁) aus dem zweiten Ausgangsspannungssignal (U₂₁) und dem zweiten Eingangsstromsignal (I₃₄), zum Ermitteln eines dritten Widerstandswertes (R₂₁₄₃) aus dem dritten Ausgangsspannungssignal (U₄₃) und dem dritten Eingangsstromsignal (I₂₁), zum Ermitteln eines vierten Widerstandswertes (R₄₃₁₂) aus dem vierten Ausgangsspannungssignal (U₁₂) und dem vierten Eingangsstromsignal (I₄₃), sowie zum Ermitteln des Längswiderstandes (R_long) und/oder des Querwiderstandes (R_trans) des Messobjekts (3) basierend auf dem ersten, dem zweiten, dem dritten und dem vierten Widerstandswert ausgebildet ist.
6. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Messvorrichtung (1) eine erste Kontaktelektrode (17), eine zweite Kontaktelektrode (19), eine dritte Kontaktelektrode (21) und eine vierte Kontaktelektrode (23) zum elektrischen Kontaktieren des Messobjekts (3) aufweist, wobei die erste Kontaktelektrode (17) an den ersten Anschlusskontakt (16) angeschlossen ist, die zweite Kontaktelektrode (19) an den zweiten Anschlusskontakt (18) angeschlossen ist, die dritte Kontaktelektrode (21) an den dritten Anschlusskontakt (20) angeschlossen ist und die vierte Kontaktelektrode (23) an den vierten Anschlusskontakt (22) angeschlossen ist.
7. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Eingangsstrom ein Wechselstrom ist.
8. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Messvorrichtung zum Fouriertransformieren der von der Messvorrichtung (1) erfassten Eingangsstromsignale (I_ij) und/oder Ausgangsspannungssignale (U_kl) ausgebildet ist.
9. Messvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Messvorrichtung (1) basierend auf den fouriertransformierten Eingangsstromsignalen und/oder den fouriertransformierten Ausgangsspannungssignalen zum Charakterisieren des Längswiderstandes (R_long) und/oder des Querwiderstandes (R_trans) des Messobjekts (3) ausgebildet ist.
10. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei - die Schalteinrichtung (27) mindestens einen ersten (29), einen zweiten (31), einen dritten (33) und einen vierten (35) elektrischen Eingangskontakt und mindestens einen ersten (37), einen zweiten (39), einen dritten (41) und einen vierten (43) elektrischen Ausgangskontakt aufweist, - wobei der erste Eingangskontakt (29) mit dem ersten Pol (7), der zweite Eingangskontakt (31) mit dem zweiten Pol (9), der dritte Eingangskontakt (33) mit dem ersten Messeingang (13), und der vierte Eingangskontakt (35) mit dem zweiten Messeingang (15) elektrisch verbunden ist, - wobei der erste Ausgangskontakt (37) mit dem ersten Anschlusskontakt (16), der zweite Ausgangskontakt (39) mit dem zweiten Anschlusskontakt (18), der dritte Ausgangskontakt (41) mit dem dritten Anschlusskontakt (20), und der vierte Ausgangskontakt (43) mit dem vierten Anschlusskontakt (22) elektrisch verbunden, und - wobei die Schalteinrichtung (27) zum variablen paarweisen elektrischen Verbinden je eines der Eingangskontakte (29, 31, 33, 35) mit je einem der Ausgangskontakte (37, 39, 41, 43) ausgebildet ist.
11. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die elektrische Energiequelle (5) eine Wechselspannungsquelle ist, und wobei die Wechselspannungsquelle zum Beaufschlagen des ersten (7) und des zweiten (9) Pols mit gegenphasigen Wechselspannungen (U₁, U₂) ausgebildet ist.
12. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Messvorrichtung (1) mindestens ein Widerstandsbauelement (45, 49) aufweist, das in Reihe zu einem der beiden Pole (7, 9) der Energiequelle (5) zwischen diesen Pol und die Anschlusskontakte (16, 18, 20, 22) geschaltet ist.
13. Messvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Messvorrichtung zwei Widerstandsbauelemente (45, 49) mit gleich großem Widerstandswert aufweist, wobei das erste (45) dieser beiden Widerstandsbauelemente in Reihe zu dem ersten Pol (7) der Energiequelle (5) zwischen den ersten Pol (7) und die Anschlusskontakte (16, 18, 20, 22) geschaltet ist, und wobei das zweite (49) dieser beiden Widerstandsbauelemente in Reihe zu dem zweiten Pol (9) der Energiequelle (5) zwischen den zweiten Pol (9) und die Anschlusskontakte (16, 18, 20, 22) geschaltet ist.
14. Messvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Messvorrichtung (1) zum Erfassen der über mindestens einem der Widerstandsbauelemente (45) abfallenden Spannung als Messspannung und Ermitteln der Eingangsstromsignale (I_ij) basierend auf der erfassten Messspannung ausgebildet ist.

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