1.1 电子测量的意义及特点

1. 电子测量的意义

测量的定义是：为确定被测对象的量值而进行的实验过程。

测量是人类对客观事物取得数量概念的认识过程，是人们认识和改造自然的一种不可缺少的手段。在自然界中对任何被研究的对象，若要定量地进行评价，则必须通过测量来实现。在电子技术领域中，科学的分析只能来源于正确的测量。

测量技术主要研究测量原理、方法和测量仪器等方面的内容。凡是利用电子技术进行的测量都可以称为电子测量。电子测量涉及宽频率范围内的所有电量、磁量，以及各种非电量的测量。电子测量广泛应用于科学研究、实验测试、工农业生产、通信、医疗及军事等领域。如今电子测量已经成为一门发展迅速、应用广泛、精确度越来越高、对现代科学技术发展起着巨大推动作用的独立学科。由于在电子技术领域中的新理论、新技术、新器件、新材料和新工艺的不断涌现，使电子测量得到了前所未有的迅速发展。并且使电子测量仪器向小型便携、集多种功能于一机和廉价可靠、操作方便等方向迈进。电子测量技术的水平，是衡量一个国家科学技术水平的重要标志之一。

2. 电子测量的特点

与其他测量相比，电子测量具有几个明显的特点：

（1）频率范围宽

除测量直流电量外，还可以测量交流电量，其频率范围低至10-4Hz，高至数THZ（1THz=1012Hz，读做太[拉]赫兹）。电子测量设备能够工作在这样宽的频率范围内，使它的应用范围大为扩展。如果利用各种传感器，则几乎可以测量全部电磁频率的物理量。当然，对于不同频段测量需要采用不同的测量方法与测量仪器。

（2）量程范围广

量程是仪器测量范围上限值与下限值之差。由于被测量的值相差很大，因而要求测量仪器具有足够的量程。对一台电子仪器，通常情况下要求最高量程与最低量程要相差几个甚至十几个数量级。例如，一台数字电压表，要求能测出从纳伏（nV）级至千伏级的电压；用于测量频率的电子计数式频率计，其高低量程相差近17个数量级。量程范围广是电子测量的突出优点。

（3）测量准确度高

电子测量的准确度比其他测量方法的准确度要高得多。例如，长度测量的准确度最高为10-8，而采用用电子测量方法对频率和时间进行的测量，由于采用原子频标和原子秒作为基准，可以使测量准确度达到10-15数量级，这是目前人类在测量准确度方面达到的最高指标。电子测量的准确度高，是它在现代科学技术领域内得到广泛应用的重要原因之一。由于目前频率测量的准确度最高，所以人们尽可能地把其他参数变换成频率信号再进行测量。

（4）测量速度快

由于电子测量是通过电子技术实现的，因而测量速度极快。这也是电子测量在现代科学技术领域内得到广泛应用的一个重要原因。例如，洲际导弹的发射和运行过程中就需要快速测出它的工作参数，通过计算机运算，再对它的运行发出控制信号，以使它达到预期的目标，这个过程如果测量速度很慢，就不能进行及时调整，自动控制系统就会失去作用。

同样道理，工业自动控制系统中，在生产线上进行“在线测量”，及时对机械运转状态或物质成分的比例进行调节，对于提高生产效率和产品质量都具有重大意义。在某些场合，要求对测量结果迅速进行数据处理，再发出控制信号，即对测量速度提出了更高的要求。

在有些测量过程中，希望对同一量在相同条件下进行多次测量，再用求平均值的方法以减小误差。但是测量条件容易随时间变化，这时可以采用提高测量速度的方法，在短时间内完成多次测量，从而提高精确度。

（5）易于实现遥测和测量过程的自动化

对于人体不便于接触和无法达到的区域，例如深海、地下、高温炉、核反应堆等，可以将传感器埋入其内部或通过电磁波、光、辐射等方式进行测量，这就是一般所说的遥测。

电子测量同电子计算机相结合，使测量仪器智能化，并在自动化系统中占据重要的地位，尤其是大规模集成电路和微处理器的广泛应用，使电子测量呈现了崭新的局面。例如，自动转换量程、自动调节、自动校准、自动记录、自动进行数据处理、自动修正等。

电子测量技术的最新水平是科学技术最新成果的反映。因此，一个国家电子测量技术的水平是这个国家科学技术水平的标志，这是电子测量技术引人注目的原因所在。

（6）易于实现仪器小型化

随着微电子器件集成度的不断提高，可编程器件、微处理器及专用集成电路（ASIC）的采用，电子测量仪器正向小型化、数字化、宽带化、智能化、综合化和网络化的方向发展。特别是随着模块式仪器系统的采用，把多个仪器模块连同计算机装入一个机箱内组成自动测试系统，使之更为紧凑。目前，出现了智能仪器、模块仪器、卡式仪器及虚拟仪器等电子测量仪器。