1.1 电子测量的一般方法

所谓测量方法就是为了实现测量，获得测量结果所采用的各种手段和方式。选择测量方法的正确与否，直接影响到测量结果的可信程度，也关系到测量工作的经济性和可行性。电子测量的方法有很多种，这里仅就最常用的测量方法作简要的介绍。

1.1.1 测量方法

1．直接测量方法

直接测量是一个直接的比较过程，所测到的量值就是它最终所需要得到的被测量的值。用预先按已知标准量定度好的测量仪器对某一未知量直接进行测量，从而得到被测量值的测量方法称为直接测量法。例如：用电压表测量电路两端的电压、用电流表测量电路中的电流、用电子计数器测量频率等，都属于直接测量。

2．间接测量方法

对一个与被测量有确定函数关系的物理量进行直接测量，然后通过代表该函数关系的公式、曲线或表格，求出被测量值的方法，称为间接测量法。例如要在不断开电路的情况下，测定图1-1中流过负载的电流，负载电阻RL已知，我们只要用电压表V测得RL两端的电压U，即可由公式I=U/RL算出负载中的电流。

当被测量不便于直接测量，或者间接测量的结果比直接测量更为准确时，多采用间接测量方法。例如：测量晶体管发射极电流，较多采用直接测量发射极电阻（Re）上的电压，再通过公式IE=UE/R算出，而不用断开电路串入电流表的方法。测量放大器的电压放大倍数A，一般是分别测量输出电压Uo与输入电压Ui后，再算出A=Uo/Ui。

3．调零测量

调零测量法的原理是，将一个校对好的基准源与未知的被测量进行比较，并调节其中之一，使两量值的差为零，这样，从基准源的读数即可推算出被测量的值。以图1-2为例，U为标准电压源，R1和R2是标准分压电阻，A为电流表。测量时，通过调节R1和R2的比例，使电流表指示为零，这时，用这种方法测量得到的测量结果准确度较高。我们可以看出，由于电流表无电流流过，测量结果只与标准电压源和标准电阻有关。如果换一种测量方案，如图1-3所示，采用间接测量法，流过电流表的电流为IA，则被测电压Ux=IAR，测量结果的好坏和电流表的技术等级有着直接的联系。

4．组合测量方法

它是兼用直接测量与间接测量的方法。将被测量和另外几个未知量，按它们之间的函数关系组成联立方程，通过直接测量这几个未知量最后求解联立方程，从而得出被测量的大小。此种测量方法称为组合测量法。

上面介绍的三种方法中，直接测量的优点是测量过程简单、迅速，在工程技术中采用比较广泛。间接测量多用于科学实验，在生产及工程技术中应用较少，只有当被测量不便于直接测量时才采用。组合测量是一种特殊的精密测量方法，适用于科学实验及一些特殊的场合。

1.1.2 电子测量的分类

1．时域测量

时域测量是测量被测对象在不同时间的特性，这时把被测信号看成是一个时间的函数。例如：电压、电流的测量，它们有瞬态量和稳态量。使用示波器显示被测信号的瞬时波形，测量它的幅度、宽度、上升沿和下降沿等参数。时域测量还包括一些周期性信号的稳态参量的测量，如正弦交流电压，虽然它的瞬时值会随时间变化，但是交流电压的振幅和有效值是稳态值，可用指针式仪表测量。

2．频域测量

频域测量是测量被测对象在不同频率时的特性。这时把被测量对象看成频率的函数。例如：放大器的幅频特性，可用频率特性图示仪予以显示；放大器的相频特性，可使用相位计测量放大器对不同频率的信号产生的相移。

3．数据域测量

数据域测量是对数字系统逻辑特性进行的测量。例如：用逻辑分析仪对数字量进行测量，它具有多个输入通道，可以同时观测许多单次并行的数据。如微处理器地址线、数据线上的信号，可以显示时序波形，也可以用“0”、“1”显示逻辑状态。

4．随机测量

随机测量又叫统计测量。例如：各类噪声、干扰信号等，利用噪声信号源进行动态测量和统计分析，在通信领域有着广泛的应用。

电子测量方法还有很多，如人工测量和自动测量、动态测量和静态测量、精密测量和工程测量、低频测量、高频测量和超高频测量、模拟测量和数字测量等。

1.1.3 选择测量方法的原则

在选择测量方法时，应综合考虑以下一些因素：被测量本身的特性、所要求的测量精确程度、环境条件、所具有的测量仪器设备等，再确定采用哪种测量方法和选择哪些测量仪器设备。

选择测量方法的原则：

（1）所选择的测量方法必须能够达到测量要求（包括测量的精确度）。

（2）在保证测量要求的前提下，选用简便的测量方法。

（3）所选用的测量方法不能损坏被测元器件。

（4）所选用的测量方法不能损坏测量仪器。

下面我们举例说明如何根据具体情况选择合适的测量方法：

（1）根据被测物理量的特性选择测量方法

例如，测量线性电阻（如金属膜电阻），由于其阻值不随流经它的电流的大小而变化，可选用电桥（比较式仪器）直接测量，这种方法简便，精确度高。

测量非线性电阻（如二极管、灯丝电阻等），由于这类电阻的阻值随流经它的电流的大小而变化，宜选用伏安法间接测量，并作I～V曲线和R～I曲线，然后由曲线求得对应于不同电流值的电阻。

同理，测量线性电感时，可选用交流电桥直接测量，测量非线性电感时，可选用伏安法间接测量。

（2）根据测量所要求的精度，选择测量方法

从测量的精度考虑，测量可分为精密测量和工程测量。精密测量是指在计量室或实验室进行的需要深入研究测量误差问题的测量。工程测量是指对测量误差的研究不很严格的一般性测量，往往是一次测量获得结果。例如，测量市电220V电压，可用指针式电压表（或万用表）直接测量，它直观、方便。而在测量电源的电动势时，不能用指针式电压表（或万用表）直接测量，这是由于指针式电压表的内阻不很大，接入后电压表指示的电压是电源的端电压，而不是电动势。在测量标准电池的电动势时，更不能用电压表或万用表，其原因，一是电压表或万用表的内阻都不是很大，接入后，标准电池通过电压表或万用表的电流会远远超过标准电池所允许的额定值。标准电池只允许在短时间内通过几微安的电流。二是标准电池的电动势的有效数字要求较多，一般有6位，指针式电压表达不到要求。因此，测量标准电池电动势应该选用电位差计用平衡法进行测量，平衡时，标准电池不供电。

（3）根据测量环境及所具备的测量仪器的技术情况选择测量方法

例如用万用表欧姆档测量晶体管PN结电阻时，应选用R×100或R×1k档，而不能选用R×1档或高阻档。这是因为，若用R×1档测量时，万用表内部电池提供的流经晶体管的电流较大，可能烧坏晶体管，而高阻档内部配有高电动势（9V、12V或15V）的电池，高电压可能使晶体管击穿。

总之，进行某一测量时，必须事先综合考虑以上情况选择正确的测量方法和测量仪器，否则，得出的数据可能是错误的，或产生不容许的测量误差，也可能损坏被测的元器件，损坏测量仪器、仪表。