测量不是“仪器显示一个数”,而是在规定条件下,根据测量模型、仪器和标准,获得被测量的量值与质量信息。被测对象、测量方法、仪器、人员和环境共同决定测量结果。
按获得量值的路径分类
- 直接测量:仪器直接给出被测量值,如电压表测电压。它不表示“无误差”,仍需校准和考虑量程负载效应。
- 间接测量:先测 $x_1,\ldots,x_n$,再按 $y=f(x_1,\ldots,x_n)$ 求得目标,如测 $U,I$ 算 $P=UI$。各输入量误差须传播至输出。
- 组合测量:设置联立关系,对若干测量量联合求解参数,可能消去某些干扰量。
按信号行为分类
- 时域测量关注 $x(t)$、脉冲边沿、瞬态;频域测量关注 $X(f)$、谐波、带内/带外分量及网络传递函数。
- 静态、稳态、动态测量要求不同:动态测量必须考虑测量系统的带宽、时延和响应速度,不能仅沿用静态校准结论。
- 测量的信号转换链可包含传感器、调理、频率变换、采样、信息处理和显示。每个环节都可能引入误差。
校准与计量
仪器随温度、时间、老化而漂移,需要与已知标准比较得到示值误差/修正值。可用标准源校准仪表、标准仪表校准信号源,也可用相同类型仪器的并行比较来校准。
校准建立仪器特性与已知量值的关系,检定通常着重法定计量要求的符合性判定;计量溯源是通过有文档、带不确定度的不中断校准链把结果关联到基准。仪器的“自校准”不一定替代外部溯源校准。
易错点与应用
- 分辨率高不是准确度高;显示更多数字不能消除系统偏差。
- 校准后仍有不确定度;应保留标准器、日期、环境、量程和修正数据。
- 若测高频瞬态,测量链的带宽不足将使脉冲幅度/边沿失真。
- 测量方案设计先问:目标是幅度、频率、相位、噪声还是时变过程?再选示波器、频谱仪、功率计或网络分析仪。
来源:《1-电子测量基础知识2026》PDF 第13–22、28–35、45–57页。溯源定义和“自校准不能替代外部校准”的说明为教学补充,审核时可对照课程术语。