1、直接計(jì)量直接計(jì)量 和和 間接計(jì)量法間接計(jì)量法 基本計(jì)量法基本計(jì)量法 和和 定義計(jì)量法定義計(jì)量法 直接比較計(jì)量直接比較計(jì)量 和和 替代計(jì)量法替代計(jì)量法 微差計(jì)量法微差計(jì)量法 和和 符合計(jì)量法符合計(jì)量法 補(bǔ)償計(jì)量法補(bǔ)償計(jì)量法 和和 調(diào)換計(jì)量法調(diào)換計(jì)量法 中介源測(cè)試計(jì)量法中介源測(cè)試計(jì)量法 靜態(tài)計(jì)量靜態(tài)計(jì)量 和和 動(dòng)態(tài)計(jì)量動(dòng)態(tài)計(jì)量主觀計(jì)量主觀計(jì)量 和和 客觀計(jì)量客觀計(jì)量 通過被測(cè)量的重建進(jìn)行測(cè)量的方法通過被測(cè)量的重建進(jìn)行測(cè)量的方法 直接計(jì)量法：直接計(jì)量法： - -“不必對(duì)與被計(jì)量量有函數(shù)關(guān)系的其它量進(jìn)行計(jì)量，而能直接得到不必對(duì)與被計(jì)量量有函數(shù)關(guān)系的其它量進(jìn)行計(jì)量，而能直接得到 被計(jì)量量值的計(jì)量方法被計(jì)

2、量量值的計(jì)量方法”- - 測(cè)量精度不高（實(shí)驗(yàn)誤差測(cè)量精度不高（實(shí)驗(yàn)誤差100%100%轉(zhuǎn)換為被測(cè)量的誤差）轉(zhuǎn)換為被測(cè)量的誤差）- - 數(shù)字頻率計(jì)測(cè)量頻率，閘門取數(shù)字頻率計(jì)測(cè)量頻率，閘門取1s1s放 大 整 形主 閘 門計(jì) 數(shù) 顯 示控 制 電 路時(shí) 基 分 頻系 統(tǒng)恒 溫 晶 振A輸 入標(biāo)頻晶體振蕩器所產(chǎn)生的穩(wěn)定的頻率信號(hào)分頻產(chǎn)生準(zhǔn)確的時(shí)基信號(hào)（如秒信號(hào)），并用它控制一個(gè)閘門。被測(cè)信號(hào)經(jīng)過該閘門后，由計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。當(dāng)時(shí)基信號(hào)為1s時(shí)，所計(jì)數(shù)的結(jié)果就嚴(yán)格等于被測(cè)信號(hào)的頻率值。 間接計(jì)量法：間接計(jì)量法： “通過對(duì)與被計(jì)量量有函數(shù)關(guān)系的其它量進(jìn)行計(jì)量，通過對(duì)與被計(jì)量量有函數(shù)關(guān)系的其它量進(jìn)行計(jì)量，以得到

3、被計(jì)量量值的計(jì)量方法以得到被計(jì)量量值的計(jì)量方法”。獲得的精度可能會(huì)更高。獲得的精度可能會(huì)更高一些，因此間接計(jì)量法在高精度測(cè)試和計(jì)量中常被選用。一些，因此間接計(jì)量法在高精度測(cè)試和計(jì)量中常被選用。 主要用于導(dǎo)出單位，如壓力、速度、功率等單位量的主要用于導(dǎo)出單位，如壓力、速度、功率等單位量的復(fù)現(xiàn)高精度測(cè)試計(jì)量中常常采用，如頻標(biāo)對(duì)比中的比相法復(fù)現(xiàn)高精度測(cè)試計(jì)量中常常采用，如頻標(biāo)對(duì)比中的比相法測(cè)量頻率測(cè)量頻率 基本計(jì)量法（絕對(duì)計(jì)量法）基本計(jì)量法（絕對(duì)計(jì)量法）: 通過對(duì)有關(guān)基本量的計(jì)量，以確定被計(jì)量量值的計(jì)量通過對(duì)有關(guān)基本量的計(jì)量，以確定被計(jì)量量值的計(jì)量方法。（實(shí)質(zhì)屬間接計(jì)量法）方法。（實(shí)質(zhì)屬間接計(jì)量法）

4、定義計(jì)量法：定義計(jì)量法： 根據(jù)量的單位定義計(jì)量該量的方法。適合基本單位和導(dǎo)根據(jù)量的單位定義計(jì)量該量的方法。適合基本單位和導(dǎo)出單位。出單位。 如伏特基準(zhǔn)，可以用飽和惠斯頓標(biāo)準(zhǔn)電池，也可以利用約瑟夫森如伏特基準(zhǔn)，可以用飽和惠斯頓標(biāo)準(zhǔn)電池，也可以利用約瑟夫森效應(yīng)來復(fù)現(xiàn)。效應(yīng)來復(fù)現(xiàn)。 最有代表性的是根據(jù)歐姆定律中電阻和電壓及電流之間的關(guān)系最有代表性的是根據(jù)歐姆定律中電阻和電壓及電流之間的關(guān)系R=U/I， 通過電壓和電流的測(cè)量計(jì)算獲得對(duì)應(yīng)的電阻值。通過電壓和電流的測(cè)量計(jì)算獲得對(duì)應(yīng)的電阻值。 直接比較計(jì)量：直接比較計(jì)量： 將被計(jì)量量直接與已知的同一種標(biāo)準(zhǔn)量比較。用于高精將被計(jì)量量直接與已知的同一種標(biāo)準(zhǔn)量比

5、較。用于高精度測(cè)量或不方便測(cè)量的量值，使復(fù)雜的測(cè)量簡(jiǎn)化（如零示度測(cè)量或不方便測(cè)量的量值，使復(fù)雜的測(cè)量簡(jiǎn)化（如零示法測(cè)電壓）法測(cè)電壓） 將待測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)的已知量比較，當(dāng)二者作用相等時(shí)，測(cè)量裝置將待測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)的已知量比較，當(dāng)二者作用相等時(shí)，測(cè)量裝置的指示器讀數(shù)為零。它可以消除指示器不準(zhǔn)所造成的系統(tǒng)誤差。的指示器讀數(shù)為零。它可以消除指示器不準(zhǔn)所造成的系統(tǒng)誤差。UxGURR1R2E測(cè)量精度取決于標(biāo)準(zhǔn)直流電壓的精度、檢流計(jì)的靈敏度。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，測(cè)溫范圍廣（7003200），一般可滿足工業(yè)測(cè)溫的準(zhǔn)確度要求。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：人眼觀察，并需用手動(dòng)平衡，因此不能實(shí)現(xiàn)快速 測(cè)量和自動(dòng)記錄，且測(cè)量

6、結(jié)果帶有主觀性。 將物體輻射的單色亮度和儀表內(nèi)部的高溫?zé)襞轃艚z亮度比較。利用調(diào)將物體輻射的單色亮度和儀表內(nèi)部的高溫?zé)襞轃艚z亮度比較。利用調(diào)節(jié)電阻來改變高溫?zé)襞莸墓ぷ麟娏鳎?dāng)燈絲的亮度與被測(cè)物體的亮度一致節(jié)電阻來改變高溫?zé)襞莸墓ぷ麟娏鳎?dāng)燈絲的亮度與被測(cè)物體的亮度一致時(shí)，燈泡的亮度就代表了被測(cè)物體的亮度溫度。時(shí)，燈泡的亮度就代表了被測(cè)物體的亮度溫度。燈絲隱滅式光學(xué)溫度計(jì)替代計(jì)量法：替代計(jì)量法： 用選定的已知其值的同一種量替代被計(jì)量量，并使作用用選定的已知其值的同一種量替代被計(jì)量量，并使作用于指示裝置的效應(yīng)相同的計(jì)量方法。于指示裝置的效應(yīng)相同的計(jì)量方法。 - -在天平上用已知其質(zhì)量的砝碼替代被計(jì)量

7、物的在天平上用已知其質(zhì)量的砝碼替代被計(jì)量物的“波爾特波爾特”法法 - -交流量有效值的高精度測(cè)量，用直流替代交流交流量有效值的高精度測(cè)量，用直流替代交流 - -射頻微波衰減器的測(cè)量射頻微波衰減器的測(cè)量加 熱 絲導(dǎo) 流 絲導(dǎo) 流 絲真 空玻 璃 泡熱 電 偶 輸 出 端真空單元熱電偶 在電子計(jì)量中的低頻電壓（1 MHz）的頻段內(nèi)用真空熱電偶作轉(zhuǎn)換元件的交直流轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度最高。熱電偶的輸出電勢(shì)僅與熱絲吸收的功率有關(guān)，與低頻頻率無關(guān)。把低頻電壓和直流電壓先后加到同一真空熱電偶，如果它的輸出電勢(shì)相等，所加的兩個(gè)電壓也相等。被 測(cè)低 頻 電 壓直 流電 壓 源數(shù) 字電 壓 表輸 入 衰 減 器保 護(hù)

8、 電 路電位計(jì)E1E2ACDC檢 流 計(jì)低頻電壓標(biāo)準(zhǔn)原理圖 精度影響：熱電偶的制造工藝不完善， 引起熱電偶直流正反向誤差、交直流轉(zhuǎn)換誤差和頻響誤差等。 應(yīng)該對(duì)此采取相應(yīng)的措施。替代法測(cè)低頻電壓替代法測(cè)低頻電壓對(duì)于直流量的測(cè)量可以獲得比直接測(cè)量交流量高得多的精度，因此替代法能夠獲得高精度 直接替代法和低中頻替代法。低中頻替代法是最重要的，應(yīng)用最廣泛的衰減計(jì)量方法（國家測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)） 中頻替代法的基本工作原理是將射頻信號(hào)（被測(cè)衰減器的工作頻率）通過外差混頻線性地變成固定的中頻信號(hào)。 然后用工作于該中頻的標(biāo)準(zhǔn)衰減器對(duì)被測(cè)衰減器進(jìn)行替代， 以得出被測(cè)的衰減值。 中頻替代法按工作方式有串聯(lián)和并聯(lián)兩種替代法測(cè)

9、衰減替代法測(cè)衰減微差計(jì)量法微差計(jì)量法： 將將被計(jì)量量被計(jì)量量與同它的量值只有與同它的量值只有微小差別的同一種已知量微小差別的同一種已知量相比較，并計(jì)量出這兩個(gè)量值之差的計(jì)量方法。相比較，并計(jì)量出這兩個(gè)量值之差的計(jì)量方法。 ABxB)(A AAxABBxx（B標(biāo)準(zhǔn)，A微差）用于兩個(gè)量很接近情況下的高精度測(cè)量（如標(biāo)準(zhǔn)量的比對(duì)）利用微差法可以達(dá)到很高的精利用微差法可以達(dá)到很高的精度，即使測(cè)量精度不高。度，即使測(cè)量精度不高。xsEEAxsxxxEEAEEExsxssEEAAEEAEAAssEAExsxssEEAAEEAE儀表誤差被大大儀表誤差被大大的縮小了的縮小了微差法微差法頻率測(cè)量中的差拍測(cè)量周期法

10、頻率測(cè)量中的差拍測(cè)量周期法原理：當(dāng)兩個(gè)頻率值相近的頻標(biāo)信號(hào)混頻后再測(cè)量其差拍周期值時(shí)，對(duì)差拍周期的測(cè)量精度反映到對(duì)被測(cè)信號(hào)的測(cè)量精度時(shí)提高了一個(gè)倍增因子。該因子就等于被測(cè)信號(hào)頻率與差拍信號(hào)頻率的比值，常常可以把測(cè)量精度或分辨率提高數(shù)萬到上百萬倍。差頻周期法差頻周期法符合計(jì)量法（重合法）：符合計(jì)量法（重合法）： 用觀察某些標(biāo)記或信號(hào)相符合的方法，來計(jì)量出被計(jì)用觀察某些標(biāo)記或信號(hào)相符合的方法，來計(jì)量出被計(jì)量值與作為比較標(biāo)準(zhǔn)的已知量值之間微小差值的一種計(jì)量量值與作為比較標(biāo)準(zhǔn)的已知量值之間微小差值的一種計(jì)量方法。零示法是一個(gè)特例。方法。零示法是一個(gè)特例。UxGURR1R2ExxNNTT00（1 1）均

11、勻刻度的未知量的定度）均勻刻度的未知量的定度 長度測(cè)量中的長度測(cè)量中的標(biāo)尺定度標(biāo)尺定度，周期周期、頻率頻率計(jì)量，計(jì)量，P114 fig5-5-2已 知 量被 測(cè) 量重 合 點(diǎn)T0Tx均勻刻度未知量定度值的測(cè)量示意圖相位重合法測(cè)頻相位重合法測(cè)頻相檢寬帶測(cè)頻技術(shù)相檢寬帶測(cè)頻技術(shù)基本原理：基本原理：標(biāo)頻信號(hào)與被測(cè)信號(hào)存在有標(biāo)頻信號(hào)與被測(cè)信號(hào)存在有最大公因子頻率最大公因子頻率fmaxc（其倒數(shù)（其倒數(shù)為為最小公倍數(shù)周期最小公倍數(shù)周期Tminc），因此相差變化也是周期的（周期），因此相差變化也是周期的（周期Tminc ）。）。通過捕捉頻率信號(hào)間的通過捕捉頻率信號(hào)間的“相位重合點(diǎn)相位重合點(diǎn)”作為構(gòu)成測(cè)量閘

12、門時(shí)間的參考信作為構(gòu)成測(cè)量閘門時(shí)間的參考信號(hào)，可保證閘門與被測(cè)信號(hào)及標(biāo)頻信號(hào)基本同步的情況下完成頻率測(cè)量。號(hào)，可保證閘門與被測(cè)信號(hào)及標(biāo)頻信號(hào)基本同步的情況下完成頻率測(cè)量。最大公因子頻率：最大公因子頻率：對(duì)任意兩個(gè)頻率信號(hào)對(duì)任意兩個(gè)頻率信號(hào)f1和和f2，當(dāng)，當(dāng)f1=A*f0，f2=B*f0時(shí)時(shí)（A、B為互素正整數(shù)），為互素正整數(shù)），f0就是就是f1和和f2之間的最大公因子頻率之間的最大公因子頻率fmaxc。最小公倍數(shù)周期最小公倍數(shù)周期Tminc:在一個(gè)在一個(gè)Tminc內(nèi)，兩信號(hào)間的相位差狀態(tài)都有一內(nèi)，兩信號(hào)間的相位差狀態(tài)都有一些值，它們分別等于信號(hào)間的相對(duì)初始相位差加些值，它們分別等于信號(hào)間的相

13、對(duì)初始相位差加0 , ,2 ,TT21maxfffTc00 xxNffN精度可提高精度可提高10001000倍左右倍左右（2 2）用兩個(gè)不同均勻刻度的已知量精確測(cè)量某未知量）用兩個(gè)不同均勻刻度的已知量精確測(cè)量某未知量00110TNTNKTAx被 測(cè) 量已 知 量 0AxT0K 個(gè)已 知 量 1T1N0個(gè)N1個(gè)不同均勻刻度已知量測(cè)量比對(duì)示意圖游標(biāo)卡尺游標(biāo)卡尺 ，P114 fig5-5-3 測(cè)量誤差：測(cè)量誤差：取決于重合狀態(tài)的判斷誤差取決于重合狀態(tài)的判斷誤差。因?yàn)閷?duì)兩個(gè)參與比對(duì)。因?yàn)閷?duì)兩個(gè)參與比對(duì)的量值的均勻刻度的的量值的均勻刻度的最小間隔的測(cè)量誤差最小間隔的測(cè)量誤差要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對(duì)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對(duì)重合判

14、斷重合判斷的誤差的誤差，重合法有很高的測(cè)量精度。，重合法有很高的測(cè)量精度。 測(cè)量條件：測(cè)量條件：兩個(gè)參與比對(duì)的量值之間存在合適的差別兩個(gè)參與比對(duì)的量值之間存在合適的差別。兩者完。兩者完全或過于接近或成倍數(shù)關(guān)系時(shí)，不能實(shí)現(xiàn)重合或重合點(diǎn)難以捕捉，全或過于接近或成倍數(shù)關(guān)系時(shí)，不能實(shí)現(xiàn)重合或重合點(diǎn)難以捕捉，必須采取其它輔助方法。必須采取其它輔助方法。 符合計(jì)量法的特點(diǎn)：符合計(jì)量法的特點(diǎn)：測(cè)量分辨力：測(cè)量分辨力： |min01min1100cTTTTNTNT最小公倍數(shù)最小公倍數(shù)補(bǔ)償計(jì)量法補(bǔ)償計(jì)量法（正反向計(jì)量法正反向計(jì)量法）： 一次計(jì)量包含正向誤差，另一次計(jì)量包含負(fù)向誤差，計(jì)量結(jié)果中大部一次計(jì)量包含正向

15、誤差，另一次計(jì)量包含負(fù)向誤差，計(jì)量結(jié)果中大部分誤差能互相補(bǔ)償而抵消。分誤差能互相補(bǔ)償而抵消。 - -電學(xué)計(jì)量中，為消除電勢(shì)帶來的誤差，改變電流方向；電學(xué)計(jì)量中，為消除電勢(shì)帶來的誤差，改變電流方向； - -溫度測(cè)量裝置標(biāo)定中為消除熱慣性，升溫與降溫測(cè)量；溫度測(cè)量裝置標(biāo)定中為消除熱慣性，升溫與降溫測(cè)量； - -被計(jì)量值取決于兩次讀數(shù)的差值，消除系差。被計(jì)量值取決于兩次讀數(shù)的差值，消除系差。調(diào)換計(jì)量法調(diào)換計(jì)量法： 先將先將被計(jì)量物體被計(jì)量物體與與已知量已知量A A進(jìn)行比較，使之平衡；然后，將進(jìn)行比較，使之平衡；然后，將被計(jì)量物被計(jì)量物體體放在放在已知量已知量A A的地方，再與的地方，再與已知量已知量

16、B B進(jìn)行比較，再次平衡。兩次計(jì)量中指進(jìn)行比較，再次平衡。兩次計(jì)量中指示讀數(shù)相同，則被計(jì)量值為示讀數(shù)相同，則被計(jì)量值為 如：用天平計(jì)量質(zhì)量，用電橋測(cè)量電阻如：用天平計(jì)量質(zhì)量，用電橋測(cè)量電阻 AB 基本原理：基本原理：比對(duì)測(cè)試中，直接比對(duì)有一定困難時(shí)，可采用比對(duì)測(cè)試中，直接比對(duì)有一定困難時(shí)，可采用與比對(duì)與比對(duì)量特性相同但在數(shù)值有一定差別量特性相同但在數(shù)值有一定差別的的中介量中介量作為橋梁，分別與兩個(gè)比對(duì)量作為橋梁，分別與兩個(gè)比對(duì)量比對(duì)，經(jīng)過計(jì)算得到被測(cè)量的值。比對(duì)，經(jīng)過計(jì)算得到被測(cè)量的值。 如頻標(biāo)比對(duì)中，兩個(gè)頻率非常接近時(shí)，測(cè)量差拍的周期很困難，可采用雙混頻器時(shí)差測(cè)量被 測(cè)頻 率fx雙 平 衡混

17、 頻 器移 相 器公 共振 蕩 器雙 平 衡混 頻 器參 考頻 率f0低 通濾 波 器放 大 器時(shí) 間 間 隔 計(jì) 數(shù)器低 通濾 波 器放 大 器缺乏高精度源時(shí)的比對(duì)測(cè)量場(chǎng)合缺乏高精度源時(shí)的比對(duì)測(cè)量場(chǎng)合P117 fig5-7-2 當(dāng)用高精度儀器作為標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)低精度儀器，又缺乏高精度的標(biāo)準(zhǔn)源時(shí)，使用一般精度的源作為中介源，并用兩臺(tái)儀器同時(shí)測(cè)量它就可以根據(jù)高、低精度儀器的讀數(shù)得到低精度儀器的誤差。這時(shí)，調(diào)節(jié)中介源可以檢定低精度儀器的測(cè)量準(zhǔn)確度、測(cè)量范圍等指標(biāo)。高 精 度 儀 器低 精 度 儀 器中 介 源微差測(cè)量中，不便直接使用微差的場(chǎng)合微差測(cè)量中，不便直接使用微差的場(chǎng)合(P117 fig5-7-3

18、)當(dāng)兩個(gè)具有相同標(biāo)稱值的源進(jìn)行比對(duì)時(shí)，由于測(cè)量時(shí)響方面的要求及測(cè)量分辨率的限制通常的零值法和微差法不便于使用或者難以獲得高精度時(shí)頻標(biāo)比對(duì)中的雙混頻器時(shí)差測(cè)量法：兩個(gè)頻標(biāo)十分接近，直接獲得差拍周期很困難。微差法的二次應(yīng)用。中 介 源標(biāo) 準(zhǔn) 源被 測(cè) 源比 對(duì) 設(shè) 備Ac1A0Ac2AxAc2A0X重合法比對(duì)測(cè)量中，不易實(shí)現(xiàn)重合條件的場(chǎng)合重合法比對(duì)測(cè)量中，不易實(shí)現(xiàn)重合條件的場(chǎng)合P117 fig5-7-4 使用重合法對(duì)兩個(gè)信號(hào)比對(duì)測(cè)量， 這兩個(gè)信號(hào)間的重合條件不易高精度實(shí)現(xiàn)時(shí)（如兩比對(duì)對(duì)象的刻度值大小太接近時(shí)就會(huì)發(fā)生這種情況），中介源的引入可以形成分別對(duì)這兩個(gè)信號(hào)的新的重合條件使測(cè)量在更有利的情況下

19、高精度實(shí)現(xiàn)。被 測(cè) 信 號(hào)重 復(fù) 值 計(jì) 數(shù)重 合 點(diǎn)檢 測(cè)中 介 源重 復(fù) 值 計(jì) 數(shù)重 復(fù) 值 計(jì) 數(shù)數(shù) 據(jù) 處 理重 合 點(diǎn)檢 測(cè)標(biāo) 準(zhǔn) 信 號(hào)重 復(fù) 值 計(jì) 數(shù)0120TNNNNTcXcX其中，Nc1、N0分別是中介源與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)若干個(gè)重合點(diǎn)之間兩者的完整交替值，Nc2及Nx分別是中介源與被測(cè)信號(hào)若干個(gè)重合點(diǎn)之間兩者的完整交替值，T0是標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的標(biāo)稱單位值。中介源的誤差會(huì)出現(xiàn)在Nc1和Nc2中， 當(dāng)它們的影響相等時(shí)其影響可以被抵消。測(cè)量誤差及最佳使用條件：測(cè)量誤差及最佳使用條件： 中介源對(duì)稱作用于兩個(gè)通道，它自身的系統(tǒng)誤差在測(cè)量結(jié)果中可以很中介源對(duì)稱作用于兩個(gè)通道，它自身的系統(tǒng)誤差在測(cè)量結(jié)果中可以很好地抵消，關(guān)鍵是如何消除隨差的影響？好地抵消，關(guān)鍵是如何消除隨差的影響？ 中介源與標(biāo)準(zhǔn)及被測(cè)信號(hào)間比對(duì)檢測(cè)裝置的中介源與標(biāo)準(zhǔn)及被測(cè)信號(hào)間比對(duì)檢測(cè)裝置的“同步同步”的原則的原則 中介源所介入的兩通道在測(cè)量時(shí)間上（或?qū)ο嚓P(guān)其它自變量，如長度單位等）完全同步。這時(shí)中介源的誤差和不穩(wěn)定性同時(shí)相等地作用在這兩個(gè)測(cè)量通道和測(cè)量結(jié)果中，在數(shù)據(jù)處理中可完全抵消。這是中介源法的最佳使用條件。 不同步程度對(duì)測(cè)量的影響分析不同步程度對(duì)測(cè)量的影響分析 中介源的長期漂移及各種系統(tǒng)誤差對(duì)測(cè)量影響不明顯，但短期隨機(jī)變化影響較大，因此低噪聲和高短穩(wěn)的中介源是理想的。 P119