电子测量技术（西电版）第1章绪论

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1、第1章　绪　　论1.1测量的基本概念1.2计量的基本概念1.3电子测量技术的内容、特点和方法1.4电子测量的基本技术1.5本课程的任务思考与练习1.1测量的基本概念1.1.1测量的定义测量和我们每个人都有着密切的联系，人们或多或少对它有一定的了解。但对于“什么是测量”，并非每一个人都能给出一个明确的科学定义，也并非每一个人都能懂得它的真正含义。测量科学的先驱凯尔文说：“一个事物，你如果能够测量它，并且能用数字来表达它，你对它就有了深刻的了解；但如果你不知道如何测量它且不能用数字表达它，那么你的知识可能就是贫瘠的，是不令人满意的。”所以测量是

2、人们认识事物、认识世界的实验过程。关于测量的科学定义，可以从狭义和广义两个方面进行阐述。1.狭义测量的定义测量是为了确定被测量的量值而进行的实验过程。在此过程中，人们借助专门的设备，把被测量直接或间接地与同类已知单位进行比较，取得用数值和单位共同表示的测量结果。为了准确理解测量的基本概念，下面先对测量定义中的量和量值术语作一说明。量：人们把事物(现象或状态、物体或物质等)可定性区别和定量确定的属性，称之为(可测量的)量。“量”可指广义量或特定量。广义量，如长度、电阻等；特定量，如某根棒的长度，某根导线的电阻等。量值：一般是由一个数值乘以

3、测量单位所表示的特定量的大小，如3.6V，30.2℃等。它是一个要用数值和单位共同表示的量，即量值=数值×单位。被测量：指作为测量对象(测量客体)的特定量。测量结果：指通过测量所得到的赋予被测量的量值。上面关于测量的定义采用了传统的、经典的表述方法，较全面地阐明了测量的内涵。它表明：①测量是通过实验过程去认识对象，说明了测量的实践性。②测量是通过比较来确定被测量的数值，测量就是比较，比较可采用直接或间接的方法进行，比较通常需要用专门的设备(测量仪器)才能实现。③测量需要有同类已知单位作标准，某种类型的被测量必须有明确的定义，且其量值的

4、标准在已建立的前提下，对该类量的测量才可能实施。④测量的目的是对被测对象有一个定量的认识，测量结果包括数值(大小及符号)和单位(标准量的单位名称)。直接比较测量和间接比较测量的狭义测量原理，可以用天平称重和弹簧秤称重的典型例子来说明。天平称重：将被测物体的质量与同类标准(即砝码)的质量，通过天平的直接比较完成，测量结果是从所加砝码值获得的。弹簧秤称重：被测重物与标准砝码的比较测量是间接进行的，测量结果是从度盘上获得的。弹簧秤在出厂前已经用标准砝码进行了标定和校准，弹簧秤度盘上的刻度是事先与标准量进行比较的结果。2.广义测量的定义测量是为

5、了获取被测对象的信息而进行的实践过程。在这个过程中，人们借助专门的设备去感知和识别有关的信息，取得关于被测对象的属性和量值的信息，并且以便于人们利用的形式表示出来。所谓某事物的信息，即该事物(系统)的运动状态及其变化方式。世间万事万物无不在运动，事物运动的状态也总会随着时间和空间的推移依照某种方式发生变化。这就是说，世界随时随地产生着巨量的信息。人们要认识世界，首先必须获取事物的信息。广义测量原理可以从信息获取过程来说明，即从信息的感知和识别两个环节来说明。信息获取的首要环节是信息的感知。信息感知的原理是通过感知系统与产生信息的源事物之间的相

6、互作用，把源事物信息转化为某种物理量形式表现的信号。所以，感知的实质是信息载体的转换，是获取信息的必要前提。但是，仅仅感知出信息还不够，还必须有能力识别所感受到的信息是有用的还是无用的(甚至是有害的)。有用信息识别的基本原理是与标准样板进行比较，判断出信息的属性和数量。为了对感知的信息进行定性区分和定量确定，建立信息类别相似性的表示和信息量值的度量是信息识别的主要任务。广义地讲，测量不仅对被测的物理量进行定量的测量，而且还包括对更广泛的被测对象进行定性、定级的测量，例如故障诊断、无损探伤、遥感遥测、矿藏勘探、地震源测定、卫星定位等。而测量结果

7、也不仅仅是由量值和单位来表征的一维信息，还可以用二维或多维的图形、图像来显示被测对象的属性特征、空间分布、拓扑结构等。1.1.2测量的意义测量技术不管是在工业、农业、航空航天，还是在生物医学、科学研究及人类生活的各个领域都有着广泛的应用。在人们的日常生活中，买东西要称重量，做衣服要量尺寸，安排工作需要计划时间，生病了要测体温等，以及家庭中常用的水表、电表、气表、空调、洗衣机、电冰箱、电饭锅等也需要测量电压、电流、电能、温度、湿度、流量、水位等物理量。可见，人们随时随地都离不开测量。测量科学的先驱凯尔文说：“测量是知识的起点，也是你进入科学

8、殿堂的开端”。物理学、化学、生物学、医学是建立在实验之上的科学。为了揭示科学的奥秘，人们用实验的方法去认识客观世界。用测量的手段获取实验数据，再对测量