測(cè)量方法的分類

1、測(cè)量方法的分類測(cè)量是以確定量值為目的的一系列操作，采用各種手段將被測(cè)量與同類標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，從而確定出被測(cè)量大小的方法稱為測(cè)量方法。測(cè)量方法對(duì)測(cè)量工作是十分重要的，它關(guān)系到測(cè)量任務(wù)是否能完成。因此要針對(duì)不同測(cè)量任務(wù)的具體情況進(jìn)行分析后，找出切實(shí)可行的測(cè)量方法，然后根據(jù)測(cè)量方法選擇合適的檢測(cè)技術(shù)工具，組成測(cè)量系統(tǒng)，進(jìn)行實(shí)際測(cè)量。對(duì)于測(cè)量方法，從不同的角度出發(fā)，有不同的分類方法。按測(cè)量手段和獲得測(cè)量結(jié)果的方法不同進(jìn)行分類，主要有直接測(cè)量、間接測(cè)量和組合測(cè)量三種測(cè)量方法。1. 直接測(cè)量、間接測(cè)量和組合測(cè)量（1）直接測(cè)量在使用儀表進(jìn)行測(cè)量時(shí)，對(duì)儀表讀數(shù)不需要經(jīng)過任何運(yùn)算，就能直接表示測(cè)量所需要的結(jié)果，

2、稱為直接測(cè)量。例如，用磁電式電流表測(cè)量電路的支路電流，用彈簧管式壓力表測(cè)量鍋爐壓力，汽車油位表、暖氣管道的壓力表等等就是直接測(cè)量。直接測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量過程簡單而迅速，測(cè)量結(jié)果直觀，缺點(diǎn)是測(cè)量精度不容易做到很高。這種測(cè)量方法是工程上大量采用的方法，如圖1-5所示。圖1-5 各種直接測(cè)量的實(shí)例(a) 各種卡尺；(b) 溫度計(jì)；(c) 血壓計(jì)（2）間接測(cè)量有的被測(cè)量無法或不便于直接測(cè)量，但可以根據(jù)某些規(guī)律找出被測(cè)量與其他幾個(gè)量的函數(shù)關(guān)系。這就要求在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，首先對(duì)與被測(cè)物理量有確定函數(shù)關(guān)系的幾個(gè)量進(jìn)行測(cè)量，然后將測(cè)量值代入函數(shù)關(guān)系式，經(jīng)過計(jì)算得到所需的結(jié)果，這種方法稱為間接測(cè)量。例如，對(duì)生產(chǎn)過程中

3、的紙張或地板革的厚度進(jìn)行測(cè)量時(shí)無法直接測(cè)量，只得通過測(cè)量與厚度有確定函數(shù)關(guān)系的單位面積重量來間接測(cè)量。因此間接測(cè)量比直接測(cè)量來得復(fù)雜，但是有時(shí)可以得到較高的測(cè)量精度。例如：測(cè)量一根導(dǎo)體的電阻率，根據(jù)公式，只需測(cè)量導(dǎo)體的直徑、長度和阻值，就可以計(jì)算出電阻率。間接測(cè)量方法能夠獲得許多不能通過直接測(cè)量的信息，或者通過間接測(cè)量方法能夠得到比直接測(cè)量方法精讀更高的結(jié)果。（3）組合測(cè)量又稱“聯(lián)立測(cè)量”，即被測(cè)物理量必須經(jīng)過求解聯(lián)立方程組才能導(dǎo)出最后測(cè)量結(jié)果。在進(jìn)行聯(lián)立測(cè)量時(shí)，一般需要改變測(cè)試條件，才能獲得一組聯(lián)立方程所要的數(shù)據(jù)。對(duì)聯(lián)立測(cè)量，在測(cè)量過程中，操作手續(xù)很復(fù)雜，花費(fèi)時(shí)間很長，是一種特殊的精密測(cè)量方

4、法。它一般適用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)或特殊場(chǎng)合。例如：測(cè)量一金屬導(dǎo)線的溫度系數(shù)。電阻與溫度的關(guān)系可近似表示為: 將該金屬導(dǎo)線置于不同的溫度和下，測(cè)得不同的阻值和，然后聯(lián)解以下方程組，便可求得溫度系數(shù)。在實(shí)際測(cè)量工作中，一定要從測(cè)量任務(wù)的具體情況出發(fā)，經(jīng)過具體分析后，再?zèng)Q定選用哪種測(cè)量方法。2. 等精度測(cè)量和不等精度測(cè)量根據(jù)測(cè)量條件相同與否，分為等精度測(cè)量和不等精度測(cè)量。（1）等精度測(cè)量在測(cè)量過程中，在影響測(cè)量誤差的各種因素不改變的條件下進(jìn)行的測(cè)量。例如：在相同的環(huán)境條件下，由同一個(gè)測(cè)試人員，在同樣儀器設(shè)備下，采用同樣的方法對(duì)被測(cè)量進(jìn)行重復(fù)測(cè)試。（2）不等精度測(cè)量在多次測(cè)量中，如對(duì)測(cè)量結(jié)果精確度有影響的一切

5、條件不能完全維持不變的測(cè)量稱為不等精度測(cè)量，即不等精度測(cè)量的測(cè)量條件發(fā)生了變化。例如：為了檢驗(yàn)?zāi)承y(cè)量條件對(duì)測(cè)量儀器的影響，通過改變測(cè)量條件進(jìn)行測(cè)量比較。一般情況下，等精度測(cè)量常用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)中對(duì)某參數(shù)的精確測(cè)量，不等精度測(cè)量常用于對(duì)新研制儀器的性能檢驗(yàn)。（3）應(yīng)用舉例：（1）采用等精度測(cè)量方法測(cè)量某物質(zhì)的燃點(diǎn)溫度采用同一測(cè)溫儀器，用相同的測(cè)量方式，在相同的條件下測(cè)量多次，取測(cè)量數(shù)據(jù)的平均值可以得到較高的測(cè)量精度，測(cè)量結(jié)果見表1-5所示，表中顯示五次溫度測(cè)量的平均值1008可以較準(zhǔn)確地表示被測(cè)溫度。表1-5 高爐的溫度測(cè)量數(shù)據(jù)測(cè)量次數(shù)12345平均值測(cè)量溫度1010100910121005100

6、21008（2）采用不等精度測(cè)量方法對(duì)甲烷檢測(cè)儀器進(jìn)行溫度試驗(yàn) 采用相同的甲烷檢測(cè)儀器，在不同的溫度條件下對(duì)1濃度的甲烷氣體進(jìn)行測(cè)量，以檢查該儀器測(cè)量誤差受環(huán)境溫度影響的程度，測(cè)量結(jié)果見表1-6所示，表示在040的環(huán)境溫度中，甲烷檢測(cè)儀器的最大檢測(cè)誤差為0.04%。表1-6 甲烷檢測(cè)儀器溫度試驗(yàn)數(shù)據(jù)試驗(yàn)溫度02040檢測(cè)結(jié)果0.96%0.98%1.02%絕對(duì)誤差0.04%0.02%0.02%3. 其它測(cè)量方法（1）接觸測(cè)量和非接觸測(cè)量接觸被測(cè)對(duì)象的測(cè)量稱為接觸測(cè)量；遠(yuǎn)離被測(cè)對(duì)象的測(cè)量稱為非接觸測(cè)量。例如：測(cè)量物體的壓力或重量一般采用接觸測(cè)量方法；利用激光測(cè)量遠(yuǎn)距離物體的距離則是用非接觸測(cè)量方法

7、。（2）靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量靜態(tài)測(cè)量是測(cè)量對(duì)象的穩(wěn)態(tài)值，如重量、壓力等等；動(dòng)態(tài)測(cè)量是測(cè)量對(duì)象隨時(shí)間的變化值，如振動(dòng)、加速度等等。（3）偏差式測(cè)量、零位式測(cè)量與微差式測(cè)量用儀表指針的位移(即偏差)決定被測(cè)量的量值，這種測(cè)量方法稱為偏差式測(cè)量。應(yīng)用這種方法測(cè)量時(shí)，儀表刻度事先用標(biāo)準(zhǔn)器具標(biāo)定。在測(cè)量時(shí)，輸入被測(cè)量，按照儀表指針在標(biāo)尺上的示值，決定被測(cè)量的數(shù)值。這種方法測(cè)量過程比較簡單、迅速，但測(cè)量結(jié)果精度較低。用指零儀表的零位指示檢測(cè)測(cè)量系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，在測(cè)量系統(tǒng)平衡時(shí)，用已知的標(biāo)準(zhǔn)量決定被測(cè)量的量值，這種測(cè)量方法稱為零位式測(cè)量。在測(cè)量時(shí)，已知標(biāo)準(zhǔn)量直接與被測(cè)量相比較，已知量應(yīng)連續(xù)可調(diào)，指零儀表指零時(shí)

8、，被測(cè)量與已知標(biāo)準(zhǔn)量相等。例如天平、電位差計(jì)等。零位式測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是可以獲得比較高的測(cè)量精度，但測(cè)量過程比較復(fù)雜，費(fèi)時(shí)較長，不適用于測(cè)量迅速變化的信號(hào)。微差式測(cè)量是綜合了偏差式測(cè)量與零位式測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)而提出的一種測(cè)量方法。它將被測(cè)量與已知的標(biāo)準(zhǔn)量相比較，取得差值后，再用偏差法測(cè)得此差值。應(yīng)用這種方法測(cè)量時(shí)，不需要調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)量，而只需測(cè)量兩者的差值。設(shè)：N為標(biāo)準(zhǔn)量，x為被測(cè)量，為二者之差，則。由于N是標(biāo)準(zhǔn)量，其誤差很小，且，因此可選用高靈敏度的偏差式儀表測(cè)量，即使測(cè)量的精度較低，但因，故總的測(cè)量精度仍很高。微差式測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)快，而且測(cè)量精度高，特別適用于在線控制參數(shù)的測(cè)量。以上介紹的幾種測(cè)量方法中

9、，除了等精度測(cè)量和不等精度測(cè)量的方法常用于科學(xué)試驗(yàn)或?qū)π聹y(cè)量儀器性能的檢驗(yàn)外，其它方法均在工程測(cè)量中得到廣泛的應(yīng)用。需要注意的是，有時(shí)候，對(duì)同一測(cè)量對(duì)象，往往可以采用不同的測(cè)量方法，而不同的檢測(cè)方法在不同的應(yīng)用場(chǎng)合具有不同的特點(diǎn)。比如體溫的測(cè)量，醫(yī)院對(duì)病人體溫的常規(guī)測(cè)量是采用水銀體溫計(jì)進(jìn)行接觸性檢測(cè)；但在流行性疾病的監(jiān)測(cè)中（如防“非典”時(shí)期），對(duì)車站、機(jī)場(chǎng)等人流量較大的公共場(chǎng)所的人群進(jìn)行體溫檢測(cè)時(shí)，則采用非接觸的紅外體溫檢測(cè)方法。顯然，前者的特點(diǎn)是可靠性高，成本較低，后者成本較高，但使用更方便。利用溫度參數(shù)監(jiān)測(cè)大型電機(jī)的故障狀態(tài)時(shí)，往往采用接觸式檢測(cè)方法，將微小的溫度傳感器緊貼在電機(jī)殼上，檢測(cè)的溫度過高時(shí)可以及時(shí)的發(fā)出信號(hào)，對(duì)電機(jī)進(jìn)行保護(hù)；如采用非接觸測(cè)溫方法，則不僅成本高，還存在安裝困難，易受各種外界因素的干擾等缺點(diǎn)。此外