认识电子测量技术

1.什么是测量

测量是人们利用合适的工具，确定某个给定对象在某个给定属性上的量的程序或过程。简单地说，测量就是根据一定的法则用数字对事物加以表示。

1）所谓“一定的法则”指的是在测量时所采用的规则或方法。例如，用秤测量物体的重量，依据的是杠杆原理；用温度计测物体的温度，依据的是热胀冷缩规律；用尺子测物体的长度，是把尺子的零点对准物体的一端，看物体的另一端所对应的刻度，如图1-1所示。可见，使用好的法则，可以得到准确的测量结果；使用坏的法则，则会得到不准确的测量结果。随着人类认识的发展，测量法则不断完善，测量也就越来越准确。

2）所谓“事物”指的是我们所感兴趣的东西，说得更明确些，是引起我们兴趣的事物的属性或特征。测量就是确定这些属性或特征的差异。

3）所谓“数字”，是一个比数值意义更广泛的概念，可以表示数量，也可以不表示数量。一般说来，用数字对事物加以确定，就是确定出一个事物或事物的某一属性的量。但有时也可把数字当作一种事物的符号，而不反映事物的量，如1班、2班、3班等。通常人们说的测量，指的是前一种情况，即根据特定的法则，采用一定的操作程序，给事物确定出一种数量化的价值。

图1-1　用尺子测量房间

通常，测量结果的量值由两部分组成：数值（大小及符号）和相应的单位名称。没有单位的量值是没有物理意义的。好的单位须符合两个条件：一为有确定意义，即同一单位在大家看来意义相同，不允许有不同的解释；二为有相等的价值，即第一单位与第二单位间的距离等于第二单位与第三单位间的距离。

一般地说，测量是一个比较过程。把被测量与同种类的单位量通过一定的方法进行比较，以确定被测量是该单位的若干倍。要确定事物的量，必须有一个计算的起点，这个起点叫参照点。参照点不同，测量的结果便无法相互比较。参照点有两种：一是绝对的零点，如测量轻重、长短，都以零点为参照点；二是人定的参照点，如电工电子技术中规定的大地“零电位点”就是人定的参照点。

【重要提醒】

被测量的数值与所选的单位成反比，也就是说所选的单位越大数值越小，单位越小数值越大。

2.什么是电子测量

电子测量是指以电子技术理论为依据，以电子测量仪器和设备为手段，对各种电量和非电量所进行的测量。例如，某电阻的阻值，用万用表测量为120Ω；某电动机的输入电压，用万用表测量为220V等。

广义的电子测量是指利用电子技术进行的测量，其应用范围很广，从零件加工到电子产品的装配、调试、维修等都离不开电子测量，如图1-2所示。

图1-2　电子测量示例(https://www.xing528.com)

非电量的测量属于广义电子测量的内容，可以通过传感器将非电量变为电量后进行测量。例如，利用数字万用表测量物体的温度。

3.电子测量的特点

电子测量与其他测量方法相比，具有以下特点：

（1）测量频率范围宽

在电子测量中对电信号的测量，其频率覆盖范围极宽，为10^-6～10¹²Hz。但是不可能是同一台仪器能在这样宽的频率范围内工作。通常是根据测量对象工作频段的不同，选用不同的测量原理和使用不同的测量仪器。

（2）测量量程宽

量程是测量范围的上限值与下限值之差。由于被测量的数值相差很大，因而要求测量仪器具有足够宽的量程。如数字万用表对电阻的测量数值小到10^-5Ω，大到10⁸Ω，量程达到13个数量级。一台用于测量频率的电子计数器，其量程可达17个数量级。

（3）测量准确度高

对于不同参数的测量，测量结果的准确度是不一样的。有些参数的测量准确度可以很高，而有些参数的测量准确度却又相当低。电子测量的准确度比其他测量方法高得多，特别是对频率和时间的测量，误差可减小到10^-13量级，是目前人类在测量准确度方面达到的最高指标。

（4）测量速度快

由于电子测量是利用电子测量仪器完成的，因此其工作速度几乎等同于电子运动的速度和电磁波的传播速度，使得电子测量无论在测量速度，还是在测量结果的处理上，都是其他测量方法不可比拟的。

（5）可以进行遥测

人们可以把电子仪器或与它连接的传感器放到人类自身无法到达或不便长期停留的地方进行测量。通过测量仪器把现场所需测量的量转换成易于传输的电信号，用有线或无线的方式传送到测试控制中心，从而实现遥测和遥控。

（6）可以实现测试智能化和测试自动化

电子测量本身和它所测量的信号都是电信号，由于大规模集成电路和微型计算机的应用，使电子测量出现了崭新的局面。例如，在测量过程中能够实现程控、遥控、自动转换量程、自动调节、自动校准、自动诊断故障和自动恢复，对于测量结果可进行自动记录、自动数据运算、分析和处理。