1.1 電子測量的一般方法

所謂測量方法就是為了實現測量，獲得測量結果所采用的各種手段和方式。選擇測量方法的正確與否，直接影響到測量結果的可信程度，也關系到測量工作的經濟性和可行性。電子測量的方法有很多種，這里僅就最常用的測量方法作簡要的介紹。

1.1.1 測量方法

1．直接測量方法

直接測量是一個直接的比較過程，所測到的量值就是它最終所需要得到的被測量的值。用預先按已知標準量定度好的測量儀器對某一未知量直接進行測量，從而得到被測量值的測量方法稱為直接測量法。例如：用電壓表測量電路兩端的電壓、用電流表測量電路中的電流、用電子計數器測量頻率等，都屬于直接測量。

2．間接測量方法

對一個與被測量有確定函數關系的物理量進行直接測量，然后通過代表該函數關系的公式、曲線或表格，求出被測量值的方法，稱為間接測量法。例如要在不斷開電路的情況下，測定圖1-1中流過負載的電流，負載電阻RL已知，我們只要用電壓表V測得RL兩端的電壓U，即可由公式I=U/RL算出負載中的電流。

當被測量不便于直接測量，或者間接測量的結果比直接測量更為準確時，多采用間接測量方法。例如：測量晶體管發射極電流，較多采用直接測量發射極電阻（Re）上的電壓，再通過公式IE=UE/R算出，而不用斷開電路串入電流表的方法。測量放大器的電壓放大倍數A，一般是分別測量輸出電壓Uo與輸入電壓Ui后，再算出A=Uo/Ui。

3．調零測量

調零測量法的原理是，將一個校對好的基準源與未知的被測量進行比較，并調節其中之一，使兩量值的差為零，這樣，從基準源的讀數即可推算出被測量的值。以圖1-2為例，U為標準電壓源，R1和R2是標準分壓電阻，A為電流表。測量時，通過調節R1和R2的比例，使電流表指示為零，這時，用這種方法測量得到的測量結果準確度較高。我們可以看出，由于電流表無電流流過，測量結果只與標準電壓源和標準電阻有關。如果換一種測量方案，如圖1-3所示，采用間接測量法，流過電流表的電流為IA，則被測電壓Ux=IAR，測量結果的好壞和電流表的技術等級有著直接的聯系。

4．組合測量方法

它是兼用直接測量與間接測量的方法。將被測量和另外幾個未知量，按它們之間的函數關系組成聯立方程，通過直接測量這幾個未知量最后求解聯立方程，從而得出被測量的大小。此種測量方法稱為組合測量法。

上面介紹的三種方法中，直接測量的優點是測量過程簡單、迅速，在工程技術中采用比較廣泛。間接測量多用于科學實驗，在生產及工程技術中應用較少，只有當被測量不便于直接測量時才采用。組合測量是一種特殊的精密測量方法，適用于科學實驗及一些特殊的場合。

1.1.2 電子測量的分類

1．時域測量

時域測量是測量被測對象在不同時間的特性，這時把被測信號看成是一個時間的函數。例如：電壓、電流的測量，它們有瞬態量和穩態量。使用示波器顯示被測信號的瞬時波形，測量它的幅度、寬度、上升沿和下降沿等參數。時域測量還包括一些周期性信號的穩態參量的測量，如正弦交流電壓，雖然它的瞬時值會隨時間變化，但是交流電壓的振幅和有效值是穩態值，可用指針式儀表測量。

2．頻域測量

頻域測量是測量被測對象在不同頻率時的特性。這時把被測量對象看成頻率的函數。例如：放大器的幅頻特性，可用頻率特性圖示儀予以顯示；放大器的相頻特性，可使用相位計測量放大器對不同頻率的信號產生的相移。

3．數據域測量

數據域測量是對數字系統邏輯特性進行的測量。例如：用邏輯分析儀對數字量進行測量，它具有多個輸入通道，可以同時觀測許多單次并行的數據。如微處理器地址線、數據線上的信號，可以顯示時序波形，也可以用“0”、“1”顯示邏輯狀態。

4．隨機測量

隨機測量又叫統計測量。例如：各類噪聲、干擾信號等，利用噪聲信號源進行動態測量和統計分析，在通信領域有著廣泛的應用。

電子測量方法還有很多，如人工測量和自動測量、動態測量和靜態測量、精密測量和工程測量、低頻測量、高頻測量和超高頻測量、模擬測量和數字測量等。

1.1.3 選擇測量方法的原則

在選擇測量方法時，應綜合考慮以下一些因素：被測量本身的特性、所要求的測量精確程度、環境條件、所具有的測量儀器設備等，再確定采用哪種測量方法和選擇哪些測量儀器設備。

選擇測量方法的原則：

（1）所選擇的測量方法必須能夠達到測量要求（包括測量的精確度）。

（2）在保證測量要求的前提下，選用簡便的測量方法。

（3）所選用的測量方法不能損壞被測元器件。

（4）所選用的測量方法不能損壞測量儀器。

下面我們舉例說明如何根據具體情況選擇合適的測量方法：

（1）根據被測物理量的特性選擇測量方法

例如，測量線性電阻（如金屬膜電阻），由于其阻值不隨流經它的電流的大小而變化，可選用電橋（比較式儀器）直接測量，這種方法簡便，精確度高。

測量非線性電阻（如二極管、燈絲電阻等），由于這類電阻的阻值隨流經它的電流的大小而變化，宜選用伏安法間接測量，并作I～V曲線和R～I曲線，然后由曲線求得對應于不同電流值的電阻。

同理，測量線性電感時，可選用交流電橋直接測量，測量非線性電感時，可選用伏安法間接測量。

（2）根據測量所要求的精度，選擇測量方法

從測量的精度考慮，測量可分為精密測量和工程測量。精密測量是指在計量室或實驗室進行的需要深入研究測量誤差問題的測量。工程測量是指對測量誤差的研究不很嚴格的一般性測量，往往是一次測量獲得結果。例如，測量市電220V電壓，可用指針式電壓表（或萬用表）直接測量，它直觀、方便。而在測量電源的電動勢時，不能用指針式電壓表（或萬用表）直接測量，這是由于指針式電壓表的內阻不很大，接入后電壓表指示的電壓是電源的端電壓，而不是電動勢。在測量標準電池的電動勢時，更不能用電壓表或萬用表，其原因，一是電壓表或萬用表的內阻都不是很大，接入后，標準電池通過電壓表或萬用表的電流會遠遠超過標準電池所允許的額定值。標準電池只允許在短時間內通過幾微安的電流。二是標準電池的電動勢的有效數字要求較多，一般有6位，指針式電壓表達不到要求。因此，測量標準電池電動勢應該選用電位差計用平衡法進行測量，平衡時，標準電池不供電。

（3）根據測量環境及所具備的測量儀器的技術情況選擇測量方法

例如用萬用表歐姆檔測量晶體管PN結電阻時，應選用R×100或R×1k檔，而不能選用R×1檔或高阻檔。這是因為，若用R×1檔測量時，萬用表內部電池提供的流經晶體管的電流較大，可能燒壞晶體管，而高阻檔內部配有高電動勢（9V、12V或15V）的電池，高電壓可能使晶體管擊穿。

總之，進行某一測量時，必須事先綜合考慮以上情況選擇正確的測量方法和測量儀器，否則，得出的數據可能是錯誤的，或產生不容許的測量誤差，也可能損壞被測的元器件，損壞測量儀器、儀表。