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，人們借助專門的設備（如電子電壓表、信號發生器、電子示波器等），把被測量與標準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值關系，最后用數值和單位共同表示測量結果。

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3格，垂直偏轉靈敏度設置為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；第二是作為標準的示波器垂直偏轉靈敏度；第三是將被測量與標準進行比較的設備示波器。因此，測量的實質就是將被測量與標準量在測量設備上進行比較，得出被測量量值的過程。

1.1.2 測量的分類

1.按測量性質分類

被測對象種類繁多，性質千差萬別，為方便起見，可根據被測量的性質將它們大致分為時域測量、頻域測量、數據域測量和隨機測量四大類。

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

（2）頻域測量：測量與頻率有函數關系的量（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）數據域測量：對數字邏輯量進行測量。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據的時序波形，也可用“1”、“0”顯示其邏輯狀態。

（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

對同一類性質的被測量進行測量時，由于測量原理不一樣，選擇的測試設備、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；用電子計數器測量頻率可直接讀出頻率數等。

（2）間接測量：指必須采用其他直接測量的量的結果，然后按一定的函數關系進行計算，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，再根據函數關系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，測量一次無法得出確切的結果，需改變測量條件進行多次測量，然后根據被測量與未知量的函數關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絡的內阻R0的電路圖，其中UAB為網絡端口電壓，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果，可采用組合測量法。改變二端網絡的負載 RL，可得到不同的電壓表讀數UAB1、UAB2和不同的電流表讀數I1、I2，代入回路電壓定律E=IR0+UAB得

E=I1R0+UAB1

E=I2R0+UAB2

兩式聯立求解得

R0=（UAB2?UAB1）/（I1?I2）

通常情況下，測量過程是復雜的，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 測量與計量的關系

為了保證測量結果的準確性和一致性，即保證同一量在不同的地方，采用不同的測量手段所得結果應該是一致的，國家以《計量法》的形式規范測量過程，而計量就是具有法制效力的基準量的測量。因此，計量是測量的一種特殊形式，是測量工作發展的客觀需要；而測量是計量聯系生產實際的重要途徑，沒有測量就沒有計量，沒有計量會使測量數據的準確性、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。