1.2 电子测量的内容与方法

随着电子技术的不断发展，测量的内容越来越多。对于电参数的测量，分为电磁测量与电子测量两类，前者注重研究交、直流电量的指示测量法与比较测量法，以及电磁量的测量方法等。后者是以电子技术理论为依据，以电子测量仪器和设备为手段，以电量和非电量为测量对象的测量过程。

1. 电子测量的内容

（1）电能量的测量（各种频率和波形的电压、电流、电功率等）；

（2）电信号特性的测量（信号波形、频率、相位、噪声以及逻辑状态等）；

（3）电路参数的测量（阻抗、品质因数、电子器件的参数等）；

（4）导出量的测量（增益、失真度、调幅度等）；

（5）特性曲线的显示（幅频特性、相频特性及器件特性等）；

（6）元器件参数的测量，例如电阻、电感、电容、电子器件（晶体二极管、晶体三极管、场效应管及集成电路等）。

随着电子技术的发展，人们力图通过传感器将许多非电量变换成电信号，再利用电子技术进行测量。例如天文观测、宇宙航行、地震预报、矿物探测及生产过程检验中的温度、压力、流量、液位、速度、位移，以及物质成分分析等、都可以转换成电信号进行测量。

电子测量除了对电参量进行稳态测量以外，还可以对自动控制系统的过渡过程及频率特性等进行动态测量。例如，通过对一个轧钢的电气传动系统模拟，计算机可以自动描绘出动态曲线；对于化工系统生产过程进行自动检测与分析等。

当然，其他科学技术领域，例如微电子技术、光电技术、计算机技术、近代物理学等的发展，也对电子测量技术起着巨大的推动作用。同时由微型计算机、单片机（MCU）、数字信号处理器（DSP）等组成的自动化、智能化仪器不断涌现。各学科和领域这种相辅相成、互相促进的情况表明，掌握电子测量技术对理工科大学生及科技人员是十分重要的。

2. 电子测量的方法

为实现测量的目标，选择正确的测量方法是极其重要的，它直接关系到测量工作能否正常进行和测量结果的有效性。测量方法的分类大致有以下几种。

（1）按测量方法划分

① 直接测量法法

直接测量是指无须通过被测量与其他实际测得量之间的函数关系进行计算，而是直接得出被测量值的一种测量方法。

注：a. 即使需要借助图表，才能将测量仪器的标度值转换成测量值，该测得量也认为是直接测得的；

b. 即使为了进行校正，需要做一些补充测量以确定影响量的值，也仍认为是直接测量的。例如，用电压表测量晶体三极管各极的工作电压等。

② 间接测量法

间接测量是指利用直接测量的量与被测的量之间已知的函数关系，得到该被测量值的测量方法。例如，测量电阻消耗的功率P=UI=I2R=U2/R，可以通过直接测量电压、电流或测量电流、电阻等方法求出。

当被测量不便于直接测量，或者间接测量的结果比直接测量更为准确时，多采用间接测量方法。例如测量晶体三极管集电极电流，多采用直接测量集电极电阻（RC）上的电压，再通过公式IC=UC/RC算出，而不用断开电路串入电流表的方法。测量放大器的电压放大倍数K，一般是先分别测量输出电压UO与输入电压Ui后，再计算出K=Uo/Ui。

③ 组合测量法

它是兼用直接测量与间接测量的方法。将被测量和另外几个量组成联立方程组，通过直接测量这几个量，再求解联立方程组，从而得出被测量的大小。用计算机来求解，是比较方便的。

（2）按获取测量结果方式划分

① 直读测量法

它是直接从仪器仪表的刻度线上读出测量结果或从显示器上直接显示出来的方法。例如，一般用电压表测量电压、利用温度计测量温度等都是直读法。这种方法是根据仪器仪表的读数来判断被测量的大小的，作为计量标准的实物并不直接参与测量。这种方法具有简单方便等优点，因而被广泛应用。

② 比较测量法

在测量过程中，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，利用标准电阻（电容，电感）对被测量进行测量。

由上述可见，直读法与直接测量法、比较法与间接测量法并不相同，二者互有交叉。例如，用电桥测电阻，是比较法，属于直接测量法；用电压、电流表测量功率，是直读法，但属于间接测量法。

测量方法还可以根据测量的方式分为自动测量和非自动测量、原位测量和远距离测量等。

根据测量精度划分，有精密测量与工程测量两类。前者多在计量室或实验室进行，其目的是深入研究测量误差问题。后者也要研究测量误差，但不是很严格，所选用的仪器仪表的准确度等级必须满足实际使用的需要。

（3）按测量性质划分

尽管被测量的种类繁多，但它们总要在一定的电路中反映出自己的特点。大致有五种情况：

① 时域测量。例如电压、电流测量等，它们有稳态量和瞬态量。前者多用仪器仪表直接指示，后者可以通过示波器显示其波形，观察其变化规律。

② 频域测量。例如增益、相移测量等，通过分析电路的幅频特性或频谱特性等进行测量。

③ 数据域测量。这是用逻辑分析仪对数字量进行测量的方法，它具有多个输入通道，可以同时观测许多单次并行的数据。例如微处理器地址线、数据线上的信号，可以显示时序波形，也可以用“1”、“0”显示其逻辑状态。

④ 调制域测量。例如调幅波、调频波等。有时在信号的测量中，调制域比频域、时域的描述更为准确。也有专门用于调制域测量的调制域分析仪。

⑤ 随机量测量。例如各类噪声、干扰信号等，利用噪声信号源等进行动态测量是一种比较新的测量技术。

在电子测量中，经常采用各种变换技术。例如变频、分频、检波、斩波及电压-频率（U-F）、电压-时间（U-T）、模数（A/D）、数模（D/A）转换等，这对提高测量精度是非常有用的。

3. 选择测量方法的原则

在选择测量方法时，应首先研究被测量的特性，所需要的测量精确程度，环境条件，以及所具有的测量设备等因素，经综合考虑后，再确定采用何种测量方法和选择哪些测量仪器和设备。

正确的测量方法，可以得到精确的测量结果，否则就会出现：得出的测量数据是错误的，不可信赖的；损坏测量仪器仪表，损坏被测设备或元器件等。