測量方法的分類和測量誤差處理中應注意的問題

 測量方法的分類

在測量活動中，為滿足對各種被測對象的不同測量要求，依據不同的測量條件有著不同的測量方法。測量方法是實施測量中所使用的、按類別敘述的一組操作邏輯次序。對測量方法可以從不同角度進行分類，有時對每一類又可進行細分，各類方法可結合測量部門的需求靈活選用。常見的分類方法有以下幾種。

1.直接測量和間接測量

根據對測量結果獲取方式方法的不同，可以將測量分為直接測量和間接測量。

直接測量指被測量與該標準量直接進行比較的測量。即指該被測量的測量結果可直接由測量儀器輸出得到，而不再經過量值的變換與計算。例如，在用游標卡尺測量小尺寸軸工件的直徑時，游標卡尺的讀數即是被測工件的直徑；在用萬用表測量電阻、電壓、電流時，萬用表的讀數即為被測量的值;用安裝在工業鍋爐上的彈簧壓力表測取鍋爐給水壓力，等等。

間接測量指直接測量與被測量有函數關系的量，通過函數關系求得被測量值的測量方法。例如，在用游標卡尺測大尺寸軸工件的直徑時，因量程不夠，采用測量弦長與矢高的方法，間接得到工件直徑；在用模擬萬用表測量電功率時，先用萬用表測得電壓（電流）和電阻值，然后再通過功率與電壓（電流）和電阻值的數學關系式計算得出被測功率；此外，還有通過測量管道中孔板前后的壓差而間接獲得管道流量，等等。以上這些都是間接測量的典型例子。

2. 靜態測量和動態測量

根據被測量對象在測量過程中所處的狀態，可以把測量分為靜態測量和動態測量。

靜態測量指在測量過程中被測量可以認為是固定不變的。因此，不需要考慮時間因素對測量的影響。在日常測量中，大多數接觸到的測量都是靜態測量。對于這種測量，可以將被測量和測量誤差當做一種隨機變量來處理。

動態測量指被測量在測量期間隨時間（或其他影響量）發生變化。如彈道軌跡的測量、環境噪聲的測量等。對這類被測量的測量，需要當做一種隨機過程的問題來處理。

3. 等權測量和不等權測量

根據測量條件是否發生變化，可以把對某測量對象進行的多次測量分為等權測量與不等權測量。

等權測量指在測量過程中，測量儀器、測量方法、測量條件和操作人員都保持不變。因此， 對同一被測量進行的多次測量結果可認為具有相同的信賴程度，應按同等原則對待。

不等權測量指在測量過程中，測量儀器、測量方法、測量條件或操作人員中某一因素或某幾個因素發生變化，使得測量結果的信賴程度不同。對不等權測量的數據應按不等權原則進行處理。

4. 電量測量和非電量測量

根據被測量的屬性，可以把測量分為電量測量和非電量測量。

電量測量是對電子學中有關量的測量。包括表征電磁能的量（如電流、電壓、功率、電場強度、噪聲等）、表征信號特征的量（如頻率、相位、波形參數等）、表征元件和電路參數的量（如電 阻、電容、電感、介電常數等）和表征網絡特性的量（如帶寬、增益、帶內波動、帶外衰減等）。

非電量測量是對非電子學中量的測量。如溫度、濕度、壓力、氣體濃度、機械力、材料光折 射率等非電子學參數。隨著科學技術的發展與學科間的相互滲透，特別是為了實現自動測量的需要，通常都設法將有些非電量經過適當的傳感器而轉換為屬于電量的電信號來進行測量。 因此，對于非電量測量領域，也需要了解一些基本電量測量的知識。

5. 工程測量與精密測量

根據對測量結果的要求不同，可以把測量分為工程測量與精密測量。

工程測量指對測量誤差要求不高的測量。用于這種測量的設備和儀器的靈敏度和準確度比較低，對測量環境沒有嚴格要求。因此，對測量結果只需給出測量值。

精密測量指對測量誤差要求比較高的測量。用于這種測量的設備和儀器應具有一定的靈敏度和準確度，其示值誤差的大小一般需經計量檢定或校準。在相同條件下對同一個被測量進行多次測量，其測得的數據一般不會*一致。因此，對于這種測量往往需根據測量誤差的理論和方法，來合理估計其測量結果，包括*估計值及其分散性大小。有的場合，還需要根據約定的規范對測量儀器在額定工作條件和工作范圍內的準確度指標是否合格做出合理判定。精密測量一般是在符合一定測量條件的實驗室內進行，其測量的環境和其他條件均比工程測量嚴格，所以又稱為實驗室測量。

本書主要討論精密測量，包括對測量誤差大小的分析與處理，對測量結果的評定。不僅要求給出*估計值，而且還要求給出測量結果的分散性大小。

測量要素

一個完整的測量過程如圖1-2所示，包含五個要素，分別是測量對象（measuring object) 與被測量、測量資源（resource of measurement)(包括測量儀器與輔助設施、測量人員和測量方法等）、測量結果（result of measurement)、測量單位（unit of measurement)、測量環境（envi-ronment of measurement)。例如，在恒溫防震的實驗室內用立式測長儀測量某個直徑為 90 mm的圓形工件。在該測量中，測量對象是圓形工件，被測量是工件直徑，測量資源包括立式測長儀、測量人員和直接測量方法，測量環境是恒溫防震實驗室，測量單位是毫米(mm)，測量結果表示為 L=(90.001±0.002) mm。

 測量誤差處理中應注意的問題 

1.實驗條件

在實驗室進行誤差的測定，必須保證測量過程中實驗條件的穩定不變。除了對溫度、濕度、氣壓和振動等環境條件進行嚴格控制和調節外，測量次數也不應過多，各次測量的操作也應具有一致性。例如在用光學鏡管瞄準被測物時，應使視場中心瞄準被測物上的固定部分；在操作計量儀器時，應使測量力穩定不變等。

2. 測量對象或測量儀器

測量對象或測量儀器，相對來說必須是穩定不變的。若測量儀器是高精度且穩定不變的， 則誤差可*反映出被測對象的精度特性，如用柯氏干涉儀檢定一等量塊。反之亦然，例如用三等量塊檢定比較儀，這時測量誤差主要反映了比較儀的精度特性；否則，量塊和比較儀的誤差混雜在一起將難以處理。

3. 系統誤差和隨機誤差的轉化

系統誤差和隨機誤差的定義是科學嚴謹、不能混淆的。但在測量實踐中，由于誤差劃分的人為性和條件性，使得它們并不是一成不變的，而是在一定條件下可以相互轉化的。也就是說，一個具體誤差究竟屬于哪一類，應根據所考察的實際問題和具體條件，經分析和實驗后確定。如一塊電表，其刻度誤差在制造時可能是隨機的，但用此電表來校準一批其他電表時，該電表的刻度誤差就會造成被校準的這一批電表的系統誤差，但如果采用很多塊電表來校準此表，由于每一塊電表的刻度誤差有大有小，有正有負，就使得這些測量誤差具有隨機性。