按测量数据的读取方式分类

1．2．2　按测量数据的读取方式分类

直接测量需要从测量中读出被测量，间接测量也需要从测量中读出中间量。不论是被测量还是中间量，读取其数据的方法可分为直读法和比较法两种。

1）直读法

用电测量指示仪器（仪表）直接读取测量数据的方法称为直读法。直读法不等于直接测量，因为测出的数据可能是中间量。直读法的特点是作为单位的标准量具并不参与比较。为了读取被测量之值，这些仪器（仪表）已预先按被测量的单位刻度好分度，因而直读法实际上是被测量与量具间接比较的方法。例如，利用万用表测量电流、电压都属于这种测量方法。

这种测量方法具有测量过程简单、迅速的优点，但测量精确度较低，在工程测量方面得到广泛应用。

2）比较法

比较法是将被测量与度量器置于比较仪器上进行比较，从而按度量器的值求得被测量数据的一种方法。这种方法多用于高准确度的场合，当然，为了保证比较结果的准确度，还要有较准确的仪器，测量时还要保持较严格的实验条件，如温度、湿度、振动、外界电磁干扰等都不能超过规定值。

该方法的特点是标准量直接参与，测量准确度高，但测量设备较贵，过程复杂。电桥、电位差计就是利用比较测量法的原理设计制作的典型的比较式测量设备。在数字测量技术中，常用三步测量、自动校零和迭代等方法，它们都是以比较测量为理论基础的。

根据比较时的特点，比较法又可分为三类。

（1）零值法：又称零位式（补偿式或平衡式）测量法。在测量过程中，用已知的标准量直接与被测量比较，若有差值，则调整标准量使差值减小，该差值用指零仪表来指示，当指零仪表指在零位时，说明被测量等于标准量，然后用标准量之值决定被测量之值。例如用电桥测电阻，具体电路如图1．1所示，当调节电阻R₀，使电桥公式R_x＝（R₁／R₂）R₃保持恒等时，指零仪表P的读数为0。被测电阻R_x可由R₁、R₂、R₃值求得。由于比较中指示仪表只用于指零，所以仪表误差并不影响测量结果的准确度，测量准确度只与度量器及指示仪表灵敏度有关。

图1．1　零值法测量电阻的电路

零值法测量的特点如下：

①测量精度高。

②读数时指零仪表P指零，说明指零仪表P支路电流为0；即读数时，不向被测电路吸取能量，不影响被测电路的工作状态，所以不会因为仪表的输入电阻不高而引起误差。

③由于在测量过程中要进行平衡操作，其反应速度较慢，故不适合测量变化迅速的信号，只适用于测量缓慢变化的信号。

由于上述特点，这种测量方法在实验室和工程实践中都得到广泛应用。

（2）较差法：又称微差式测量。较差法是通过测量已知量与被测量的差值，从而求得被测量的一种方法。较差法测量综合了直读式测量和零位式测量的优点，较差法实际上是一种不彻底的零值法。

较差法测量的优点是反应快，测量精度高，既适用于测量缓变信号，也适用于测量迅速变化的信号，因此，在实验室和工程测量中都得到广泛应用。

（3）替代法：是将被测量与已知量先后两次接入同一测量装置，如果两次测量中测量装置的工作状态能保持相同，则认为替代前接在装置上的待测量与替代后的已知标准量其数值完全相等。当然，要做到完全替代，已知标准量最好是连续可调的，这样才能在替代时通过调节使测量装置的工作状态保持不变。

采用这种方法，如果前后两次测量相隔的时间很短，而且又是在同一地点进行，那么装置的内部特性和各种外界因素对测量所产生的影响可以认为完全相同或绝大部分相同，所以测量误差极小，准确度几乎完全取决于标准量本身的误差。

各种测量方法都有各自的特点，在选择测量方法时，应首先研究被测量本身的特性、所提出的精度要求、环境条件及所具有的测量仪器（装置、仪表）等，经综合考虑，再确定采用哪种测量方法和选择哪些测量设备。