电子测量技术与仪器(第3版)
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1.1 电子测量的一般方法

1.1.1 静态测量与动态测量

静态测量是对在一段时间间隔内其量值可以为不变的被测量进行的测量。动态测量是为确定随时间变化的被测量瞬时值进行的测量。

1.1.2 直接测量、间接测量与组合测量

利用测量工具(测量仪器),并按一定操作顺序,将被测量与测量工具所提供的标准量进行比较,并直接读出测量结果的测量称为直接测量。其特点是:如果测量工具准确度得到保证,其测量的精度会很高。

将一个被测量转化为若干个与之有一定函数关系的可直接测得的量,然后运用函数求得被测量,这种测量方法称为间接测量。例如,通过测量导体电阻、横截面积、长度才能确定导体的电阻率。其特点是:测量的精度不仅取决于各种仪器仪表的准确度,还取决于线路的连接方法及计算公式的科学性。所以要尽量使用直接测量方法,只有在不能直接测量的情况下,才考虑间接测量。

如有若干个待求量,把这些待求量用不同的方式组合(或改变测量条件来获得这种不同的组合)进行测量(直接或间接),并把测量值与待求量之间的函数关系列成方程组,只要方程式的数量大于待求量的个数,就可以求出各待求量的数值,这种方法叫组合测量或联立测量。

组合测量的测量过程比较复杂,费时较多,往往采用的测量方法与被测对象有较多关联,因此一般用在不能单独进行直接测量或间接测量的场合。

1.1.3 直读测量与比较测量

直读测量法是直接从仪器仪表的刻度上读出测量结果的方法。如一般用电压表测量电压,用频率计测量信号的频率等都是直读测量法。这种方法是直接根据仪器仪表的读数来判断被测量的大小,简单方便,因而被广泛采用。

比较测量法是在测量过程中,通过被测量与标准量直接进行比较而获得测量结果的方法。电桥就是典型的例子,它是利用标准电阻(电容、电感)对被测量进行测量。

1.1.4 等精度测量与非等精度测量

等精度测量是指在相同的测量条件下对同一物理量进行的多次测量。例如,同一个人,用同样的方法,使用同样的仪器对同一待测量进行多次重复测量。尽管每次的测量值可能不相等,但每次测量的可靠性都是一样的,没有理由认为哪一次(或几次)的测量值更可靠或更不可靠。

非等精度测量是指用不同的测量条件(如使用仪器的不同、测量方法的改变或者测试人员的变更)对同一物理量的多次测量。非等精度测量的每次测量结果的可靠性都不同。

实际上,一切物质都在运动中,没有绝对不变的人和事物,只要其变化对实验的影响很小乃至可以忽略,就可以认为是等精度测量。以后说到对一个量的多次测量,如无另加说明,都是指等精度测量。

1.1.5 选择测量方法的原则

采用正确的测量方法,才可以得到比较精确的测量结果,若测量方法不正确,则会出现测量数据不准确或错误的结果,甚至会出现损坏测量仪器或损坏被测设备和元器件等现象。例如,用万用表的R×1挡测量小功率晶体管的发射结电阻时,由于仪表的内阻很小,使晶体管基极注入的电流过大,结果三极管尚未使用就可能会在测试过程中被损坏。

在选择测量方法时,应首先考虑被测量本身的特性、所处的环境条件、所需要的精确程度及所具有的测量设备等因素。综合考虑后,正确地选择测量方法、测量设备并编制合理的测量顺序,才能顺利地得到正确的测量结果。