第1章 緒論

1.1 測量與計量的基本概念

1.1.1 測量的定義

測量是為確定被測對象的量值而進行的實驗過程。在這個過程中，人們借助專門的設(shè)備（如電子電壓表、信號發(fā)生器、電子示波器等），把被測量與標(biāo)準(zhǔn)的同類單位量進行比較，從而確定被測量與單位量之間的數(shù)值關(guān)系，最后用數(shù)值和單位共同表示測量結(jié)果。

例如用示波器測量正弦信號的峰-峰值，波形在熒光屏的垂直方向上占據(jù)3格，垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度設(shè)置為0.1V/格，則被測電壓峰-峰值UP?P=3格×0.1V/格=0.3V。

從上述測量過程可知，有三個成分參與了測量。第一是作為被測對象的正弦信號；第二是作為標(biāo)準(zhǔn)的示波器垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度；第三是將被測量與標(biāo)準(zhǔn)進行比較的設(shè)備示波器。因此，測量的實質(zhì)就是將被測量與標(biāo)準(zhǔn)量在測量設(shè)備上進行比較，得出被測量量值的過程。

1.1.2 測量的分類

1.按測量性質(zhì)分類

被測對象種類繁多，性質(zhì)千差萬別，為方便起見，可根據(jù)被測量的性質(zhì)將它們大致分為時域測量、頻域測量、數(shù)據(jù)域測量和隨機測量四大類。

（1）時域測量：測量與時間有函數(shù)關(guān)系的量（如正弦信號、脈沖信號）。這些量的穩(wěn)態(tài)值、有效值等參數(shù)可用電壓表等儀器測量；這些量的瞬態(tài)值可用示波器等儀器直接觀測并測量。

（2）頻域測量：測量與頻率有函數(shù)關(guān)系的量（如電路增益、相移等）。可通過頻譜分析儀等儀器分析電路的幅頻、相頻或頻譜特性。

（3）數(shù)據(jù)域測量：對數(shù)字邏輯量進行測量。例如，用具有多個輸入通道的邏輯分析儀，可以同時觀測并行數(shù)據(jù)的時序波形，也可用“1”、“0”顯示其邏輯狀態(tài)。

（4）隨機測量：主要是指對各類隨機的噪聲信號、干擾信號大小或特征的測量。

2.按測量手段分類

對同一類性質(zhì)的被測量進行測量時，由于測量原理不一樣，選擇的測試設(shè)備、采用的測量手段也可能不一樣。常用的有直接測量、間接測量和組合測量三種。

（1）直接測量：指可以直接得到被測量的量值的測量。例如用均值電壓表測量電壓，可直接讀出被測電壓的平均值；用電子計數(shù)器測量頻率可直接讀出頻率數(shù)等。

（2）間接測量：指必須采用其他直接測量的量的結(jié)果，然后按一定的函數(shù)關(guān)系進行計算，最后才求得被測量的量值的測量。例如測量電阻R上消耗的直流功率，可以先直接測量電阻R兩端電壓U以及流過電阻R支路的電流I，再根據(jù)函數(shù)關(guān)系P=UI，計算出電阻R上消耗的功率。

（3）組合測量：在某些測量中，被測量與多個未知量有關(guān)，測量一次無法得出確切的結(jié)果，需改變測量條件進行多次測量，然后根據(jù)被測量與未知量的函數(shù)關(guān)系列方程組求解才能得出被測量的測量方法。如圖1.1所示為測量有源二端網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻R0的電路圖，其中UAB為網(wǎng)絡(luò)端口電壓，E為等效電動勢，式中R0和E均為未知量，采用直接或間接測量都不能直接得出結(jié)果，可采用組合測量法。改變二端網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載 RL，可得到不同的電壓表讀數(shù)UAB1、UAB2和不同的電流表讀數(shù)I1、I2，代入回路電壓定律E=IR0+UAB得

E=I1R0+UAB1

E=I2R0+UAB2

兩式聯(lián)立求解得

R0=（UAB2?UAB1）/（I1?I2）

通常情況下，測量過程是復(fù)雜的，在某類測量過程中，如頻域測量中，有的被測量可能采用直接測量手段測量，有的被測量需要采用間接測量手段測量，有的則需要采用組合測量法測量。

1.1.3 測量與計量的關(guān)系

為了保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和一致性，即保證同一量在不同的地方，采用不同的測量手段所得結(jié)果應(yīng)該是一致的，國家以《計量法》的形式規(guī)范測量過程，而計量就是具有法制效力的基準(zhǔn)量的測量。因此，計量是測量的一種特殊形式，是測量工作發(fā)展的客觀需要；而測量是計量聯(lián)系生產(chǎn)實際的重要途徑，沒有測量就沒有計量，沒有計量會使測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性得不到保證，測量就會失去價值。因此，測量與計量必須相輔相成。