【项目拓展】

一、测量方法

把被测量与标准量相比较，得出比值的方法，称为测量方法。针对不同测量任务找出切实可行的测量方法，对测量工作是十分重要的。

对于测量方法，从不同角度有不同的分类方法，下面介绍几种常用的分类方法。

1.按测量手续分类

按测量手续不同可分为直接测量、间接测量和联立测量。

（1）直接测量

直接测量就是用预先标定好的测量仪表直接读取被测量的测量结果。例如用万用表测量电压、电流、电阻等。这种测量方法的优点是简单而迅速，缺点是精度一般不高，但这种测量方法在工程上广泛采用。

（2）间接测量

间接测量就是利用被测量与某中间量的函数关系，先测出中间量，然后通过相应的函数关系计算出被测量的数值。例如导线电阻率的测量就是间接测量，由于ρ=Rπd²/4l，其中R、l、d分别表示导线的电阻值、长度和直径，只有先经过直接测量，得到导线的R、l、d以后，才能经计算得到最后所需要的ρ值。在这种测量过程中，手续较多，花费时间较长，有时可以得到较高的测量精度。间接测量多用于科学实验测量。

（3）联立测量

联立测量又叫组合测量。如果被测量有多个，而被测量又与其他量存在一定的函数关系，则可先测量这几个量，再求解根据函数关系组成的联立方程组，从而得到多个被测量的数值。例如，在研究热电阻R_t随温度t变化的规律时，在一定的温度范围内，有下列关系式：

　　

式中，R₂₀、α、β是三个待测的量，R₂₀是电阻在20℃时的数值，α、β是电阻的温度系数。依据此关系式，测出在t₁、t₂、t₃三个不同测试温度时导体的电阻R_t1、R_t2、R_t3，代入联立方程组，通过求解联立方程组便可得到R₂₀、α、β的数值。

2.按测量时是否与被测对象接触分类

根据测量时是否与被测对象相互接触，可划分为接触式测量和非接触式测量。

（1）接触式测量

传感器直接与被测对象接触，承受被测参数的作用，感受其变化，从而获得信号，并测量信号大小的方法，称为接触测量法，例如用体温计测体温等。

（2）非接触式测量

传感器不与被测对象直接接触，而是间接承受被测参数的作用，感受其变化，从而获得信号，并测量信号大小的方法，称为非接触测量法。例如用辐射式温度计测量温度，用光电转速表测量转速等。非接触测量法不干扰被测对象，既可对局部点检测，又可对整体扫描检测，特别是对于运动对象、腐蚀性介质及危险场合的参数检测，它更方便、安全和准确。

3.按被测信号的变化情况分类

根据被测信号的变化情况不同，分为静态测量和动态测量。

（1）静态测量

静态测量是指测量那些不随时间变化或变化很缓慢的物理量。如超市中物品的称重属于静态测量，温度计测气温也属于静态测量。

（2）动态测量

动态测量是指测量那些随时间变化的物理量。如地震仪测量地震波形就属于动态测量。

4.按输出信号的性质分类

根据输出信号的性质不同，分为模拟式测量和数字式测量。

（1）模拟式测量

模拟式测量是指测量结果可根据仪表指针在标尺上的定位进行连续读取的测量方式，如指针式电压表测电压。

（2）数字式测量

数字式测量是指以数字的形式直接给出测量结果的测量方式，如用数字式万用表测量电压等。

5.按测量方式分类

按测量方式不同，可分为偏差式测量、零位式测量与微差式测量。

（1）偏差式测量

用仪表指针的位移（即偏差）确定被测量的量值，这种测量方法称为偏差式测量。应用这种方法测量时，仪表刻度事先用标准器具标定，在测量时输入被测量，按照仪表指针在标尺上的示值，读取被测量的数值。如指针式电压表测电压，指针式电流表测电流等。这种方法的测量过程比较简单、迅速，但测量结果精度较低。

（2）零位式测量

用指零仪表的零位指示检测测量系统的平衡状态，在测量系统平衡时，用已知的标准量确定被测量的量值，这种测量方法称为零位式测量。在测量时，将已知标准量直接与被测量相比较，已知量应连续可调，指零仪表指零时，被测量与已知标准量相等，例如物理天平、电位差计等。零位式测量的优点是可以获得比较高的测量精度，但测量过程比较复杂，费时较长，不适用于测量迅速变化的信号。

（3）微差式测量

微差式测量综合了偏差式测量与零位式测量的优点，它将被测量与已知的标准量相比较，取得差值后，再用偏差法测得此差值。应用这种方法测量时，不需要调整标准量，而只需测量两者的差值。例如：设N为标准量，x为被测量，Δx为二者之差，则x = N + Δx。由于N是标准量，其误差很小，因此可选用高灵敏度的偏差式仪表测量Δx，即使测量Δx的精度较低，但因Δx值较小，它对总测量值的影响较小，故总的测量精度仍很高。微差式测量的优点是反应快，而且测量精度高，特别适用于在线控制参数的测量。