第5章 測試與計量方法

1、第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法 5.1 測試計量方法及其分類測試計量方法及其分類5.2 直接計量法和間接計量法直接計量法和間接計量法 5.3 基本計量法和定義計量法基本計量法和定義計量法 5.4 直接比較計量法和替代計量法直接比較計量法和替代計量法 5.5 微差計量法和符合計量法微差計量法和符合計量法 5.6 補償計量法和調(diào)換計量法補償計量法和調(diào)換計量法5.7 中介源測試計量法中介源測試計量法 5.8 靜態(tài)計量和動態(tài)計量靜態(tài)計量和動態(tài)計量 5.9 其他計量方法其他計量方法 5.10 通過被測量的重建進行測量的方法通過被測量的重建進行測量的方法第

2、第5章章 測試與計量方法測試與計量方法5.1 測試計量方法及其分類測試計量方法及其分類 在測試和計量過程中， 不同的量或不同量值的同一種量，都應(yīng)該根據(jù)其特點和準確度要求，應(yīng)用相應(yīng)的計量原理， 選用不同的計量方法。 “計量原理是計量方法的科學(xué)基礎(chǔ)”。如溫度計量中的熱電效應(yīng)，電壓計量中的約瑟夫森效應(yīng)，速度計量中的多卜勒效應(yīng)以及長度計量中的光干涉原理等。 這些都是基于被測量的相應(yīng)物理及化學(xué)特性的。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法不同物理量的計量一方面要和不同物理量自身的規(guī)律性特點結(jié)合， 而另一方面又存在著相似的提高測量精度， 發(fā)現(xiàn)誤差因素的方法。 這兩方面的結(jié)合就能夠產(chǎn)生對不同量進行測量的

3、實驗方案和儀器設(shè)計的總體思想。 因此掌握共性的測試計量方法是在廣義角度上完成不同物理量的測量和儀器設(shè)計的基礎(chǔ)之一。 在掌握這些測試計量方法的基礎(chǔ)上舉一反三就能夠在廣泛的儀器設(shè)計中發(fā)揮關(guān)鍵的作用。 所以本節(jié)所介紹的就是存在于不同量的測量及儀器設(shè)計方面的共性內(nèi)容之一。 這些測試計量方法都是本領(lǐng)域中最基本的方法， 是從事測試計量工作和儀器設(shè)計所必須掌握的。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法測試計量方法的選擇要求從測量精度、 測量的量程范圍、 測量的響應(yīng)時間以及所要設(shè)計的方案或儀器造價等多方面來考慮。 采用不同的測量方法， 由實驗結(jié)果中所包含的誤差成分與對被測量的測量誤差的關(guān)系是不會完全一樣的

4、。 從測量的高精度考慮， 常常希望從直接實驗精度并不一定很高的實驗結(jié)果中得到對被測量的高得多的測量精度。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法5.2 直接計量法和間接計量法直接計量法和間接計量法 “不必對與被計量量有函數(shù)關(guān)系的其他量進行計量，而能直接得到被計量量值的計量方法”稱為“直接計量法”。也就是說，計量結(jié)果可由實驗操作直接獲得，可用公式表示如下： A=X (5.2.1)式中， A為被計量的量值；X為由實驗直接得出的結(jié)果。用傳感器線性地將被測量轉(zhuǎn)換成電量或數(shù)字量顯示的方法可以在式(5.2.1)的基礎(chǔ)上理解為直接計量法。 這種測量方法的測量誤差為 A=X (5.2.2)第第5章章 測試與

5、計量方法測試與計量方法從該式可以看出，實驗結(jié)果中的誤差被100%地轉(zhuǎn)換為對被測量的測量誤差，這就是這種方法的測量精度常常并不太高的原因。 在進行直接比較計量時，計量器具直接給出被計量的量值。 在進行高精度計量或測試時，為了能對計量結(jié)果中所含的系統(tǒng)誤差加以消除，需要作補充計量來確定影響量的值。 即使這樣，這類計量仍屬直接計量法。直接計量法是特征最明顯且采用最多的一種測試計量方法。這種方法所獲得的測量結(jié)果很直接、方便，使用的設(shè)備不一定很復(fù)雜，而且在大多數(shù)情況下其測量的范圍可以很寬， 還不存在時間響應(yīng)的問題。第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法但是在大多數(shù)情況下，得到的測量精度并不一定是最高的。

6、 在測量和儀器的設(shè)計中，常常存在這樣的矛盾，有時取得高的測量精度要以犧牲測量的時間響應(yīng)或者測量的范圍為代價。因此，測量方案的選擇要進行多方面考慮和折中。 直接計量法的典型例子是用數(shù)字頻率計測量頻率。 在圖5.2.1所示的頻率計方框圖中，把標頻晶體振蕩器所產(chǎn)生的準確和穩(wěn)定的頻率信號分頻產(chǎn)生準確的時基信號（如秒信號），并用它控制一個閘門。被測信號經(jīng)過該閘門后，由計數(shù)器計數(shù)。當時基信號為1s時，所計數(shù)的結(jié)果就嚴格等于被測信號的頻率值。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法圖5.2.1 使用直接計量法的數(shù)字頻率計放 大 整 形主 閘 門計 數(shù) 顯 示控 制 電 路時 基 分 頻系 統(tǒng)恒 溫 晶 振

7、A輸 入第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法 “通過對與被計量量有函數(shù)關(guān)系的其他量的計量， 以得到被計量量值的計量方法”稱為“間接計量法”。 被計量值可由下式求出： A=F（ X1， X2， X3, ） (5.2.3)式中， A為被計量的量值； X1， X2， X3為可直接計量的量值。 間接計量法在計量學(xué)中有著特別重要的意義， 主要用于導(dǎo)出單位， 如壓力、流量、速度、重力加速度、功率等量的單位量值的復(fù)現(xiàn)。 在一些測量儀器中也常常通過中間量的測量，并經(jīng)過計算而得到被測量的值，這樣獲得的精度可能會更高一些。因此間接計量法在高精度測試和計量中常被選用。第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法對于

8、精度的提高情況可以通過對相應(yīng)函數(shù)關(guān)系式的分析得到。也就是說，首先要建立被測量與各中間量之間的數(shù)學(xué)模型，以發(fā)現(xiàn)中間量的值對被測量精度的貢獻。 比如在頻標比對中， 直接測頻法的精度不高。 但是由于頻標比對都是在兩比對頻率信號頻率值很接近的情況下來完成測量工作的， 所以通過頻標信號間相位差變化量的測量可以用公式 （5.2.4） Tff第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法算出被測信號的相對頻差，并且隨著比對時間的延伸而獲得很高的測量精度。 式（5.2.4）中，T是兩信號之間的相位差變化量，是發(fā)生該變化所用的時間。 其誤差公式是 ffTTTff)()(2（5.2.5）第第5章章 測試與計量方法測試與

9、計量方法式中的右邊第二項是誤差的次要成分。 只要兩比相頻率源的頻率值比較接近， 并適當照顧到對采樣周期的測量或控制精度， 則該項誤差與第一項相比就可以忽略不計。 該式右邊的第一項是誤差的主要成分。 從式（5.2.5）中可以看出， 測頻的精度隨著比相時間的延長， 以及對相位差測試精度的提高而提高。 這里直接被測的中間量是T =T2-T1及，其中T是相位差（時間間隔），而是發(fā)生T變化所用的時間?？梢詮拿?、分、小時直至天。而對高精度頻率源，T的變化范圍常常是微秒或納秒。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法兩信號間的頻差不一樣，T的變化范圍也不一樣； 比相信號頻率值的高低不同， 測量的分辨率也不

10、一樣。 如在10MHz的頻率下比相時， 兩信號間相位差變化范圍為0100 ns。如果能獲得對100ns的1%的分辨率(T)， 就能夠獲得對f/f0的相當高的精度（如110-9/秒、 310-13/小時和約110-14/天等）。 這是只用一般直接測頻的方法難以達到的精度。 這種情況下的儀器并不一定復(fù)雜， 但應(yīng)該符合一定要求。 從對上述比相法的分析中， 也可以看到對于不同測量目的的測量方法確立其相應(yīng)數(shù)學(xué)模型并進行分析的重要性。通過這樣的分析可以確定實際可獲得的測量精度、 直接測量對象、 簡化儀器及其設(shè)計的途徑等。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法比相法測量頻率的儀器方框圖如圖5.2.2所示

11、。 可以看到， 這種設(shè)備的復(fù)雜程度并不比直接進行計數(shù)測頻的儀器復(fù)雜。 用比相法獲得的相位差比對結(jié)果的示意圖如圖5.2.3所示。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法圖5.2.2 比相法測量頻率的儀器方框圖 放大整形鑒相雙穩(wěn)態(tài)v(t)低通濾波器長圖記錄儀放大整形F1F2f1f2v第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法圖5.2.3 相位差比對結(jié)果的示意圖T第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法全面分析某些間接測量方法和直接測量方法的特點， 也可以看到有時候高精度的獲得要犧牲測量范圍。比如，用計數(shù)器直接測頻， 雖然測量精度比較低，但是測量的頻率范圍只受計數(shù)速度的限制，且是寬頻率范圍的。但是，

12、用了間接比相法測量時，精度得到了大幅度的提高，而比對只能在同頻或者頻率關(guān)系成倍數(shù)的情況下進行。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法5.3 基本計量法和定義計量法基本計量法和定義計量法 關(guān)于計量方法的選擇也可以通過對被計量量值的定義及它與一些有關(guān)基本量間的聯(lián)系來確定。 “通過對一些有關(guān)基本量的計量， 以確定被計量量值的計量方法”稱為“基本計量法”， 有些書中也稱其為“絕對計量法”。 由定義可知， 基本計量法實為間接計量法的一種。 “根據(jù)量的單位定義計量該量的方法”稱為“定義計量法”。 這是按計量單位的定義復(fù)現(xiàn)其量值的一類方法，適用于基本單位和導(dǎo)出單位。應(yīng)該注意的是，按定義復(fù)現(xiàn)單位并不完全局

13、限于建立基準，它可能有多種方法和不同準確度的結(jié)果。第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法例如, 按照新的米定義，可以用三種方法、多種激光輻射來復(fù)現(xiàn)；又如伏特基準，可以用飽和惠斯頓標準電池，也可以利用約瑟夫森效應(yīng)來復(fù)現(xiàn)。實際測量中，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量計算獲得對應(yīng)的電阻值。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法5.4 直接比較計量法和替代計量法直接比較計量法和替代計量法 “將被計量量直接與已知的同一種量相比較的計量方法”被稱為“直接比較計量法”。 這種方法在計量和工程測試中被普遍應(yīng)用。這種方法有兩個特點: 一是相比較的兩個

14、量必須是同一種量；二是計量時必須用比較式計量器具。 因此， 許多誤差分量由于與標準器同方向增減而相互抵消，從而能獲得較高的計量準確度。要創(chuàng)造能相互比較的條件，常常需要限制兩比較量的數(shù)值范圍（如量值接近或成一定的比例關(guān)系等），這也是直接比較計量法在#測量的隨意性和范圍方面受到限制的因素。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法“用選定的且已知其值的同一種量替代被計量量， 并使作用于指示裝置的效應(yīng)相同的計量方法”稱為“替代計量法”。例如，在天平上用已知其質(zhì)量的砝碼替代被計量物體，以求其質(zhì)量的“波爾特”法為典型的替代計量法。這里所說的“作用于指示裝置的效應(yīng)”可以理解為儀器的示值。因此，砝碼的質(zhì)量就

15、是被計量物體的質(zhì)量， 而且消除了由于天平的不等臂性所帶來的一般不容易計算的誤差。 在電子測量中替代法也有廣泛的應(yīng)用。 在測量條件不變的情況下， 用一個標準已知量替代被測量， 并調(diào)整標準量使儀器的示值相同， 于是被測量就等于標準量的相應(yīng)標稱值。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法因為在替代過程中，測量電路和儀器的工作狀態(tài)及示值均保持不變， 故測量中的恒定系統(tǒng)誤差對測量結(jié)果不產(chǎn)生影響。 測量精度主要取決于已知標準量的正確度及指示儀器的靈敏度。 這方面最典型的例子是在交流電壓測量中以熱電偶作為轉(zhuǎn)換器件時的直流對交流的替代法計量。 這可以消除對交流或交流轉(zhuǎn)換信號指示器的誤差。 由于熱電偶的輸出電

16、勢只與熱絲吸收的功率有關(guān)， 而與低頻頻率無關(guān)， 當同一熱電偶對一低頻電壓和一直流電壓的輸出電勢相相同時， 直流電壓值就準確地等于被測交流電壓的有效值。 而直流電壓值可以通過直流數(shù)字電壓表準確地測得。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法用替代法常?？梢詫崿F(xiàn)對一些難以直接測量的量值的高精度測量。在測量系統(tǒng)中，主要是用一個便于高精度測量的量和被測量公用一個終端檢測和顯示通道。對該通道并不提出精度等方面的高要求。它的作用是能夠嚴格等同地顯示出兩個有一致終端效果量值的數(shù)值。為了做到這一點，就要求在這個終端通道中兩個信號的量值是相同性質(zhì)的，而且又為了以更高的分辨率給出兩個量的同一替代效果，終端顯示器

17、的靈敏度也應(yīng)該盡可能地高。為了能夠公用同樣的終端通道，兩路信號必須有向該通道進行信號轉(zhuǎn)換到同一性的器件或裝置。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法這種裝置或者是針對兩路信號，或者是僅僅針對被測信號的。 為了實現(xiàn)這樣的轉(zhuǎn)換，一些特殊的器件， 尤其是針對不同被測量的轉(zhuǎn)換器件必須能夠掌握。以下，通過實際的替代法的應(yīng)用實例來說明這種方法對于其他方法所不易獲得高精度的精密測量， 以及系統(tǒng)中各部分對測量的影響。替代法的典型應(yīng)用是用能夠高精度測量的直流信號替代交流信號來實現(xiàn)對交流量有效值的高精度測量。為了實現(xiàn)替代，就必須實現(xiàn)同一性的轉(zhuǎn)換。也就是，能夠把交直流信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)于它們有效值的量， 通過對該量

18、的檢測求出被測量。 這里， 熱效應(yīng)轉(zhuǎn)換使用方便、 準確度高，獲得了普遍應(yīng)用。 應(yīng)用這種效應(yīng)做成的轉(zhuǎn)換器件是熱電偶。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法圖5.4.1 真空單元熱電偶 加熱絲導(dǎo)流絲導(dǎo)流絲真空玻璃泡熱電偶輸出端第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法圖5.4.1所示的是一種常用的真空單元熱電偶。 實際計量時， 輪流將交流電流及直流電流通入加熱絲。 如果在這兩種情況下熱電偶輸出的熱電勢相等， 就認為加熱絲的發(fā)熱量相同， 即交流電流的有效值等于直流電流的數(shù)值。 因此， 只要計量出直流電流， 就可得出相當?shù)慕涣麟娏鞯挠行е怠?在計量交流電壓的有效值時， 可用電阻元件將交流電壓轉(zhuǎn)換成交

19、流電流后再計量。 加熱絲的額定電流約為數(shù)十毫安，而且只有在接近額定值時才能得到較好的效果。為了使熱電偶適用于計量不同量值的電流和電壓，需用電阻分流器、分壓器或感應(yīng)耦合比例器件擴展熱電偶的量限。一般常將熱電偶和擴展量程的附件組裝在一起， 組成熱電比較儀。其不確定度為10-410-5。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法在電子計量中的低頻電壓的頻段一般覆蓋從幾赫茲到1 MHz左右的頻率范圍。 在這個頻段內(nèi)用真空熱電偶作轉(zhuǎn)換元件的交直流轉(zhuǎn)換標準的準確度最高。這種熱電偶的輸出電勢僅與熱絲吸收的功率有關(guān)，與低頻頻率無關(guān)。因此把一低頻電壓和直流電壓先后加到同一真空熱電偶，如果它的輸出電勢相等，所加的

20、兩個電壓也相等。 其原理如圖5.4.2所示。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法圖5.4.2 低頻電壓標準原理圖 被測低頻電壓直流電壓源數(shù)字電壓表輸入衰減器保護電路電位計E1E2ACDC檢流計第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法在低頻電壓標準中，影響準確度的主要因素是熱電偶的制造工藝不完善， 它會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)該對此采取相應(yīng)的措施。 在這種替代法對交流電壓和電流的測量中，對真空熱電偶在交、 直流兩種輸入情況下的輸出電勢的測量只要求嚴格的相等， 而并不要求對它的測量精度很高。所以所用電勢測量的儀器只要求有高的穩(wěn)定度和一定范圍的靈敏度就可以了。

21、此時，是用對直流量進行測量用的直流數(shù)字電壓或電流表來等效被測交流量的有效值的。 真正反映測量精度的就是這個直流表的精度。 對于直流量的測量可以獲得比直接測量交流量高得多的精度。 這就是此處替代法能夠獲得高精度的原因。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法 在射頻直至微波頻段，衰減的直接測量是很困難的。 在這種情況下， 替代法發(fā)揮了很重要的作用。 這里可以使用的有直接替代法和中頻替代法。在各種替代法中， 中頻替代法是最重要的，其優(yōu)點是量程大， 準確度高， 因此雖然系統(tǒng)比較龐大，操作也較復(fù)雜， 但目前仍是用得最廣泛的衰減計量方法。 中頻替代法的基本工作原理是將射頻信號（被測衰減器的工作頻率）通

22、過外差混頻線性地變成固定的中頻信號。 然后用工作于該中頻的標準衰減器對被測衰減器進行替代， 以得出被測的衰減值。 中頻替代法按工作方式有串聯(lián)和并聯(lián)兩種（見圖5.4.3）。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法串聯(lián)中頻替代法比并聯(lián)中頻替代法的設(shè)備簡單， 操作也比較方便。但信號源和接收機的任何不穩(wěn)都會導(dǎo)致較大的計量誤差。若用截止衰減器作為標準衰減器，則由于起始段（2030）有相當大的非線性，必然會縮小計量系統(tǒng)的量程。 并聯(lián)替代法系統(tǒng)比較復(fù)雜，比串聯(lián)替代法多用的一個中頻信號源也會造成新的誤差，但比起前者它量程更寬， 所以應(yīng)用更廣泛。 中頻替代法只是使用了僅僅對被測量的同一性轉(zhuǎn)換，把它轉(zhuǎn)換成與替代

23、量性質(zhì)相同的量（中頻），并在該量的背景下通過替代量的增、 減來補償被測量的減、增使得最終的顯示器件上的顯示值保持嚴格不變。 這里要注意的是，被測衰減器和標準衰減器常常是用開關(guān)轉(zhuǎn)換進行衰減量的步進式變化的。第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法衰減量可以有n10 dB、n1 dB等選擇。標準衰減器還常常包括了更精細的帶刻度的連續(xù)衰減的調(diào)節(jié)。工作在中頻下的標準衰減器可以保證比工作在更高頻率下的被測衰減器容易有更高的精度。這樣，在測量過程中, 先在有被測衰減器加入衰減而標準衰減器沒有加入衰減的情況下調(diào)節(jié)中頻放大部分的增益，使得顯示器有一個合適的顯示值。 然后逐漸撤掉被測衰減器的衰減，而在同時加入對

24、等的標準衰減器的衰減保持不變。那么 所加入的標準衰減器的衰減值就等于被測衰減器原來在測量通道中所加入的衰減值。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法圖5.4.3 中頻替代法工作原理方框圖串聯(lián)中頻替代法計量衰減原理圖；(a) (b) 并聯(lián)中頻替代法計量衰減原理圖 (a)(b)穩(wěn)定信號源f0G0被測衰減器線性混頻器L0本振f0f1標準中頻衰減器f1中放與檢波指示器信號源G0被測衰減器線性混頻器L0本振f0f1f1計量信號通道中頻信號源中頻移相器標準中頻衰減器f1中放與檢波指示器中頻參考通道第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法5.5 微差計量法和符合計量法微差計量法和符合計量法 1. 微差計

25、量法 “將被計量量與同它的量值只有微小差別的同一種已知量相比較， 并計量出這兩個量值之差的計量方法”稱為“微差計量法”。它常用于計量和工程測試。由于兩個相比較的量處于相同條件下，因此，各個影響量引起的誤差分量可自動作局部抵消或基本上全部抵消， 從而提高了計量準確度。微差計量法的誤差來源主要有兩個：一是標準器本身的誤差，二是比較儀的示值誤差。第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法微差計量法直接測量的是兩比對量之間的微小差值， 所以常?？梢杂脺y量精度相對低的測量設(shè)備獲得高得多的測量精度。其中最典型的例子是頻率測量中的差拍測量周期法。當兩個頻率值相近的頻標信號混頻后再測量其差拍周期值時，對差拍周期

26、的測量精度反映到對被測信號的測量精度時提高了一個倍增因子。該因子就等于被測信號頻率與差拍信號頻率的比值，常?？梢园褱y量精度或分辨率提高數(shù)萬到上百萬倍。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法 設(shè)被測量為x，和它相近的標準量為B，被測量與標準量之微差為A， A的數(shù)值可由指示儀表讀出, 則 x=B+A (5.5.1)因為 又由于A遠小于B， 所以A+BB（這也是微差法的條件）， 從而可得測量誤差為AAxABABxAxBxx(5.5.2)AAxABBxx(5.5.3)第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法從式（5.5.3）可見， 微差法測量的誤差由兩部分組成: 第一部分為標準量的相對誤差，一般很

27、??；第二部分是指示儀表的相對誤差/A與系數(shù)A/x的積，其中系數(shù)A/x是微差與被測量的比， 叫相對微差。 由于相對微差遠小于1， 因此指示儀表誤差對測量的影響被大大削弱。從原理上來看，微差法雖然大大提高了測量精度，但是被測量的范圍是很窄的。它主要用于被測量和標準量很接近情況下的高精度測量。而這樣的要求恰好符合各種量值的標準器之間的比對。近年來，關(guān)于微差法如何用于更寬范圍測量的研究也取得了一些進展，為這種方法的更廣泛的應(yīng)用提供了條件。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法2. 符合計量法 “用觀察某些標記或信號相符合的方法，來計量出被計量值與作為比較標準用的同一種已知量值之間微小差值的一種計量

28、方法”稱為“符合計量法”(簡稱符合法)。用游標卡尺計量零件尺寸就是應(yīng)用這種計量原理。 根據(jù)游標上的刻線與主尺上的刻線是否相符合來確定零件的尺寸。 零示法是符合計量法的一個特例。 它是在測量中使被測量對指示器的作用與標準量對指示器的作用相互平衡， 以使指示器示零的一種比較測量方法。 其優(yōu)點是可以消除指示器不準所造成的系統(tǒng)誤差。 如電子測量中的各種電橋法就是以這種方法為基礎(chǔ)， 通過電橋的平衡而根據(jù)橋路中各參考器件的值算出被測器件的值的。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法圖5.5.1是用零示法測量未知電壓的電路。 其中， E是標準直流電壓；R1和R2構(gòu)成標準可調(diào)分壓器；G是檢流計。通過調(diào)整分

29、壓比， 使U=ER2/（R1+R2）等于被測電壓Ux，這時，檢流計的示值為零，被測電壓的數(shù)值就等于上述的分壓電壓值。 測量精度取決于標準直流電壓的精度、檢流計的靈敏度以及電阻分壓器的指示精度。 在平衡狀態(tài)下， 檢流計支路不對R2起負載作用，不影響分壓比。測量結(jié)果也與檢流計本身的精度無關(guān)。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法圖5.5.1 零示法測電壓UxGURR1R2E第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法符合測量法有時也被稱為重合測量法(簡稱重合法)， 它可以有很高的測量精度。 這是因為對兩個參與比對的量值的均勻刻度的最小間隔要遠遠大于對重合判斷的誤差， 也就是重合法測量的精度將遠遠優(yōu)

30、于以刻度間隔為測量分辨率的直接測量時的精度， 但是對測量條件會有一定的要求。 這里的測量誤差常常取決于對兩比較信號之間重合狀態(tài)的判斷誤差。 如果比對設(shè)備能夠保證完全重合， 則影響測量精度的就只是標準量本身的誤差。第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法這種測量方法在高精度的測量中是很有潛力的，但是需要一些輔助技術(shù)配合以完善重合測量的條件。重合法多是將被測量的一系列均勻交替的記號或信號（如頻率信號的周期交替、長度信號的均勻刻度等），與已知量的一系列均勻交替的記號或信號相比較，并檢測其重合的情況。 在此基礎(chǔ)上，在重合間隔內(nèi)，根據(jù)兩比對信號所分別完成或經(jīng)歷的完整交替值的個數(shù)，來求出被測量的值。從廣義

31、的角度來看，只要被測量與已知量能以均勻交替的方式來表示， 就可以應(yīng)用重合法來比較與測量。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法因為不少物理量都能夠線性刻度與標定， 所以只要有解決具體的重合檢測方面的技術(shù)措施， 就可以用重合法進行高精度測量。 在物理量中， 均勻交替的信號很多, 它們有不同的自變量和表達形式。 當這些量以數(shù)字量的方式表示時， 數(shù)字量的每單位增量都是均勻的。 均勻交替的信號可以表示為 A(t)=nt (5.5.4)其中，t是自變量，n是單位刻度值。更換自變量和因變量，并解決檢測方面的手段和具體技術(shù)問題就可以方便地把對一種物理量檢測中的誤差分析等移植到對另一種物理量的測量中去。

32、第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法 重合法的檢測精度只取決于刻度的準確性、“刻度線”本身的精細度以及對刻度重合性判斷的精度, 根據(jù)均勻交替信號的兩個或兩個以上的刻度重合情況給出被測量的測量結(jié)果。 因此，在高精度數(shù)字化測量中可以消除通常的量化的1個數(shù)的計數(shù)誤差，獲得很高的測量精度。重合法還可以用大刻度測量小尺寸，解決用其他測量技術(shù)難以解決的測量問題。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法 最小公倍數(shù)是重合測量中很重要的參數(shù)。 同一物理量不同單位刻度的已知量和被測量之間存在著最小公倍數(shù)Aminc (t)。 使用重合法可以獲得的最高測量分辨率為T= (A0(t)Ax(t) Aminc (t

33、) (5.5.5)式（5.5.5）中的A0(t)和Ax(t)分別為單位自變量下的已知量和未知量。 也可以理解為它們不同的單位值（兩相鄰刻度間的量值大小）。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法使用重合法時的測量精度不但與式（5.5.5）有關(guān)， 要獲得高的分辨率還與重合狀態(tài)檢測設(shè)備所具有的穩(wěn)定性高低有關(guān)。 同樣從式（5.5.5）也可以看出，A0(t)和Ax (t)之間存在合適的差別是重合法能夠高精度應(yīng)用的條件。兩者完全相等或成嚴格的倍數(shù)關(guān)系時，不但重合點難以捕捉，而且測量精度也會受到影響, 必須采用別的方法輔助，才能得到滿意的結(jié)果。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法使用重合法時的測量

34、對象， 一種是均勻刻度的未知量的定度值， 或可以用該定度值反映的量, 如長度測量中的標尺定度, 頻率測量中的周期、 頻率以及電量測量中常遇到的一些情況。另一種是用兩個不同均勻刻度的已知量去精確測量某一定的未知量，如長度測量中的游標測量、 相位差測量等。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法第一種情況的測量示意圖如圖5.5.2所示。 均勻刻度的被測量的刻度值可以為（5.5.6）其中T0為已知量的刻度單位，N0和Nx分別是在若干個重合點之間讀得的已知量和未知量均勻交替的個數(shù)。 由于被測量常?？赡苁亲兓模?因此決定了式（5.5.5）中的T也是變化的。 為了保證測量精度及測量范圍， 必須選擇合適

35、的已知量的刻度單位值， 要求其不但要比較小而且避免和未知量的單位值相近或成倍數(shù)關(guān)系， 必要時還應(yīng)該用一個輔助已知量來配合測量。 只有這樣， 才能保證對重合狀態(tài)的可靠檢出。 XXNNTT00第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法圖5.5.2 均勻刻度未知量定度值的測量示意圖已 知 量被 測 量重 合 點T0Tx第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法第二種測量中測得的被測量為Ax=KT0-N1T1+N0T0 （5.5.7） 式中，兩均勻刻度已知量的刻度值分別為T0和T1，它們分別與被測量的始端及終端相同步，即它們均勻交替的特征值（如刻度線、 零相位點等）與被測量的始端及終端分別“對準”。 K是

36、在被測量的范圍內(nèi)測得的T0的完整均勻交替的個數(shù)，N1是在被測量延伸部分直到T0和T1的重合點之間所讀得的T1的完整均勻交替的個數(shù)，N0則是在KT0長度以后直到T0和T1的重合點之間所讀得的T0的完整均勻交替的個數(shù)。比對情況如圖5.5.3所示， 圖中的水平軸可代表長度、時間等。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法圖5.5.3 不同均勻刻度已知量測量比對示意圖被測量已知量0AxT0K個已知量1T1N0個N1個第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法被測量的兩端必須與兩個已知量的初始刻度值或某一刻度值相重合是以式（5.5.7）為基礎(chǔ)的測量方法的基本要求。 在這種測量中，兩個已知量都可以人為選定

37、。可以根據(jù)重合檢測設(shè)備的精度與由式（5.5.5）確定的測量分辨率來檢查已知量的確定是否合理。 以式（5.5.6）為基礎(chǔ)對均勻交替被測量的刻度值進行測量時，既可以要求已知量T0和未知量Tx的初始刻度值相重合， 也可以不提出這樣的要求，而由這兩個量在同方向的延伸過程中多次規(guī)律性的重合來計算被測值。第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法這種方法常用于被測量是刻度可變的均勻交替量的測量中。有意識地造成兩個均勻變化量的初始刻度值相重合對有些量（如電量、長度量等）是比較容易做到的，但是對有些量（如頻率量等）卻有一定困難。 所以初始點重合的要求在不提出也能達到測量目的時盡量不作此要求。同樣使用重合法，對于

38、空間量，通過移動造成重合條件比較容易，但是對于時間量卻很困難，這主要是指非周期的時間信號。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法 在用重合法比對時還可以引入第三個均勻交替信號作為中介信號。 這種情況尤其在兩比對信號標稱值相等或互成倍數(shù)關(guān)系時是特別有用的。用這種方法標定被測未知量的準確度可以解決已知量和未知量之間重合點難以捕捉的問題。 根據(jù)式（5.5.5），中介信號的加入在不少情況下可以提高測量的分辨率和精度。 對于中介信號，只要求高穩(wěn)定性及適中交替率， 而對其是否具有某一準確值不作要求。 在測量中可以獲得中介信號與已知量若干個重合點之間兩者完整的交替值Nc1及N0，同時也獲得中介信號與未知

39、量若干個重合點之間兩者完整的交替值Nc2及Nx，并根據(jù)已知量T0求出未知量第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法0220TNNNNTcXcX 這種方法已經(jīng)使用在頻率、 周期、 相位差、 電壓等量的測量中， 使重合法的使用增加了普遍性。 重合法在長度測量中的應(yīng)用已經(jīng)很成熟， 其代表性的測量裝置是常用的游標尺。 現(xiàn)在這種方法在時頻測量中也以不同的方式獲得了應(yīng)用， 使得在測量設(shè)備復(fù)雜程度與常用設(shè)備相差不大的情況下測量精度提高了1000倍以上, 且測量范圍基本不受影響。 由于這種方法具有消除計數(shù)測量設(shè)備中1個計數(shù)誤差的功能， 因此， 應(yīng)用它可以獲得很顯著的高精度效果。 （5.5.8）第第5章章 測試

40、與計量方法測試與計量方法測量儀器向著數(shù)字化、 智能化和更高精度發(fā)展的過程中， 重合法勢必是一種不可缺少的關(guān)鍵方法， 值得給予足夠的重視并大力推廣。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法5.6 補償計量法和調(diào)換計量法補償計量法和調(diào)換計量法 若將計量過程作這樣的安排：使一次計量中包含正向誤差， 而在另一次計量中包含負向誤差，則計量結(jié)果中的大部分誤差能互相補償而抵消, 這種計量方法稱為“補償計量法”， 又可稱為“正反向計量法”。如在電學(xué)計量中，為了消除熱電勢帶來的系統(tǒng)誤差， 常常改變計量儀器的電流方向，取兩次讀數(shù)和的二分之一為讀數(shù)結(jié)果。 在對某些溫度測量裝置的標定中為了消除熱貫性引入的誤差， 也

41、常常采用使標準恒溫箱溫度升高與降低，并在兩種不同溫度變化方向的同一溫度值下讀取溫度計的讀數(shù)，以它們的中間值作為對讀數(shù)刻度的修正。第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法應(yīng)用相當廣泛的溫度補償晶體振蕩器也普遍存在著溫度滯后效應(yīng)的影響。這表現(xiàn)在升溫和降溫經(jīng)過同一個嚴格的溫度值時，振蕩器的頻率總是有差異的。為了減小它的影響， 在實施補償?shù)能?、硬件處理過程中， 對未補償振蕩器的頻率取值總是取升、降溫頻率值的平均數(shù)。 在有些計量中，被計量量值取決于兩次讀數(shù)的差值，而讀數(shù)中都包含有相同的系統(tǒng)誤差，則該系統(tǒng)誤差自動從計量結(jié)果中消去。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法 還有一種消除系統(tǒng)誤差的比較計量法

42、稱為“調(diào)換計量法”, 其原理如下：先將被計量物體與已知量值A(chǔ)的同種物體進行比較，使之平衡，然后，將被計量物體放在這個已知量值的地方，再與B進行比較，再次平衡。如果在這兩次計量中，指示的讀數(shù)值相同，就可以得出被計量值為 。這種方法專用于在天平上計量質(zhì)量， 可以消除由于兩臂不等長所帶來的系統(tǒng)誤差。 AB第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法5.7 中介源測試計量法中介源測試計量法 中介源測試計量法簡稱中介源法。1. 中介源法概述在許多測試比對中， 有時直接用標準量來測量被測量， 或者為了提高測量的精度及使測量在某些方面規(guī)范化有一定的困難。 這時可以采用一個與兩比對量特性相同但在數(shù)值上有一定差別的

43、中介量。 通過用中介量作為橋梁與兩比對量分別比對， 再經(jīng)過計算， 就可以得到被測量的值。 在這種測量方法中， 因為中介源被對稱的作用于兩個測量通道， 它自身所有的噪聲等誤差常常在最后的測量結(jié)果中被全部或一部分抵消掉， 所以對測量結(jié)果的影響很小。第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法中介源的系統(tǒng)誤差常常不會影響到測量的結(jié)果， 而其隨機誤差對測量的影響主要取決于中介源的隨機誤差隨自變量變化的特性與測量全過程中被測量的誤差關(guān)系情況（如在時頻計量中， 就是中介公共振蕩源的誤差-時間特性與測量比對時間的關(guān)系）。 這也是這種方法的一個特點。 這方面的典型例子就是頻標比對中的雙混頻器時差測量方法。 在這種

44、方法中， 不但保證了測量的取樣時間的規(guī)范性， 而且也因為具有誤差倍增的效果而大大提高了測量精度。 兩個標稱值相同的頻標信號為了獲得對被測信號的高精度測量結(jié)果， 可以用混頻測差拍周期的方法（微差法）。第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法但是差拍周期的不規(guī)范性不能保證測量時采樣周期的規(guī)范性（如按1 ms、 10 ms、1 s、10 s等采樣）， 因此用一個與兩比對信號在頻率上有一定差值的公共振蕩器分別同時與兩個比對信號混頻， 再將兩個差頻信號用時間間隔比對的方法進行比對就能夠既獲得高的測量精度， 也能使測量受到人為的控制。為了把中介源法， 中介公共振蕩源的作用、 誤差和對測量的影響以及這種方法

45、較之微差法的優(yōu)點和應(yīng)用方便之處交待得更清楚， 特給出該方法的方框圖， 如圖5.7.1所示。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法圖5.7.1 雙混頻器時差測量方法的方框圖被 測頻 率fx雙 平 衡混 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 間 間 隔 計 數(shù)器低 通濾 波 器放 大 器第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法這種方法也可以理解為微差法的二次應(yīng)用。兩個頻率標準信號由于頻率十分接近， 其差拍周期的直接獲得是很困難的， 而且也難以控制。 這一方面是線路實施困難的原因，另一方面從頻率穩(wěn)定度測量方面要求測量的采樣周期必須是嚴格

46、的1 ms、10 ms、 1 s、10 s等。兩個比對頻率標準信號的頻率都是不允許改變的， 中介公共振蕩器的頻率值則可以根據(jù)要求來設(shè)定或改變。按照差拍的周期要求，可以選擇公共振蕩器和兩個比對信號之間的差頻分別為1 kHz、100 Hz、10 Hz、1 Hz和0.1 Hz等。這樣就達到了對微差（差拍周期）的控制目的。第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法公共振蕩器在兩個混頻測量通道中是對稱的，所以它所含的噪聲以及頻率長期變化的影響也同等地作用于兩個通道。 這些影響具有對稱性和可抵消性。當兩個差頻信號之間的相位差很小時，公共振蕩器中所含有的長期漂移以及作用周期大于該相位差情況的噪聲影響將因為在兩

47、通道中的對稱作用而被抵消。中介源法可以用于以下幾種場合下： (1） 當用高精度儀器作為標準檢測低精度儀器，又缺乏高精度的標準源時，使用一般精度的源作為中介源， 并用兩臺儀器同時測量它就可以根據(jù)高、低精度儀器的讀數(shù)得到低精度儀器的誤差。這時，調(diào)節(jié)中介源可以檢定低精度儀器的測量準確度、 測量范圍等指標。 圖5.7.2是其方框圖。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法圖5.7.2 常見中介源法（1）高精度儀器低精度儀器中介源第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法 高精度儀器的讀數(shù)是A1=A0+Xc1；低精度儀器的讀數(shù)是A2=A0+Xc2+X。 其中， X是低精度儀器的誤差， Xc1和Xc2分別

48、是中介源在兩臺儀器中引起的誤差， A0是在這種測量中可認為是真值的高精度儀器的精度在測量讀數(shù)中的反映。在Xc1和Xc2可以互相抵消時， 有X= A2 - A1 (5.7.1)在Xc1 A0時， 被測儀器的相對誤差是1120AAAAX(5.7.2)第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法（2） 當兩個具有相同標稱值的源進行比對時， 由于測量時響方面的要求及測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， 用中介源（它與兩比對源間有規(guī)律性的差值或特殊的函數(shù)關(guān)系）與兩個比對源分別產(chǎn)生的差值（或其他函數(shù)值）進行比對。 通過比對結(jié)果即可獲得要求的結(jié)果， 并在精度上得到提高。 圖5.7

49、.3是其框圖。 前面講到的雙混頻器時差測量方法就是一個例子。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法圖5.7.3 常見的中介源法（2）中介源標準源被測源比對設(shè)備Ac1 A0Ac2 Ax Ac2 A0 X第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法在兩個差值產(chǎn)生器的輸出處， 使用Ac1和Ac2分別代表中介源對兩測量通道的影響。 由于兩測量通道在采樣時間（或位置）上的差異以及中介源自身的短期起伏會使中介源對兩通道的影響略有不同， 因此， 當中介源對兩個差值產(chǎn)生器件的作用及引入的誤差完全一樣時，終端設(shè)備可只反映被測源的誤差X。 （3） 使用重合法對兩個信號比對測量， 這兩個信號間的重合條件不易高精度實

50、現(xiàn)時（如兩比對對象的刻度值大小太接近時就會發(fā)生這種情況），中介源的引入可以形成分別對這兩個信號的新的重合條件使測量在更有利的情況下高精度實現(xiàn)。圖5.7.4是這種方法的框圖。 此方法分別根據(jù)中介源與標準及被測信號的重合情況由同時采集到的值以標準信號算出中介源的值，再由中介源的值算出被測信號的值。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法圖5.7.4 常見的中介源法（3）被測信號重復(fù)值計數(shù)重合點檢測中介源重復(fù)值計數(shù) 重復(fù)值計數(shù)數(shù)據(jù)處理重合點檢測標準信號重復(fù)值計數(shù)第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法典型的對被測量定度值計算的公式是其中，Nc1、N0分別是中介源與標準信號若干個重合點之間兩者的完整

51、交替值，Nc2及Nx分別是中介源與被測信號若干個重合點之間兩者的完整交替值，T0是標準信號的標稱單位值。中介源的誤差會出現(xiàn)在Nc1和Nc2中， 當它們的影響相等時其影響可以被抵消。凡借助于同類型的源作為中介實現(xiàn)兩比對信號或設(shè)備比對的方法都可稱做中介源法。把中介源引入測量系統(tǒng)可以改變測量特點以適應(yīng)不同測量要求并獲得提高測量精度等效果。0120TNNNNTcXcX(5.7.3)第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法中介源并不一定有很高精度， 但只要使用合理，便可以做到既對中介源要求很低又可以高精度完成測量。 2. 中介源法的測量誤差及最佳使用條件中介源的引入在提高精度和測量的方便性的同時也引入了

52、中介源的誤差， 設(shè)法減小這種誤差是中介源法研究的重點。 中介源的引入使直接比對變成通過中介源的間接比對。在圖5.7.2、 圖5.7.3、圖5.7.4測量的每個分步驟中， 中介源都會引入誤差， 但是在對最終測量結(jié)果的誤差進行和合成時中介源的誤差被部分或全部抵消了。 在有中介源的測量系統(tǒng)中， 中介源同時介入兩個測量通道。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法在大多數(shù)情況下對數(shù)據(jù)處理的公式都是用的減法或除法， 因此當中介源對兩通道的影響完全相同時它的不穩(wěn)定性及其誤差對于測量就不會產(chǎn)生影響。 中介源對兩通道不產(chǎn)生影響的最簡單的方法是要求在中介源所介入的兩通道的測量在時間上（或?qū)ο嚓P(guān)其他自變量， 如

53、單元長度等）完全同步。 這時中介源的誤差和不穩(wěn)定性同時相等地作用在這兩個測量通道和測量結(jié)果中， 在最后的誤差處理中會被自動扣除掉， 因此， 中介源與標準及被測信號之間的比對檢測裝置應(yīng)該按“同步”的原則設(shè)計。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法由于在實際的測量中要做到兩測量通道完全同步很不容易，因此分析不同步的程度對測量的影響是中介源法誤差分析的關(guān)鍵。 中介源自身存在系統(tǒng)誤差和隨機誤差。 由于各種測量都是反映在某一段時間內(nèi)或某一長度內(nèi)的測量平均值，因此有中介源介入的兩通道采樣分別有一個開始時間（或位置）和一個結(jié)束時間（或位置）。兩通道的測量采樣時間T1與T1的情況如圖5.7.5所示。 第第

54、5章章 測試與計量方法測試與計量方法圖5.7.5 兩通道的測量采樣時間T1與T1 的情況T11Tt1t2第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法通道1采樣時間為T1=t2-t1 通道2采樣時間為T1=t2-t1其中：t2和t1分別是通道1的結(jié)束與開始時刻（或位置）； t2和t分別是通道2的結(jié)束與開始時刻（或位置）。 T1與T1在多數(shù)情況下相同，但也可能不同。 在后一種情況下，它們是很接近的。 兩測量通道采樣開始時刻的差異為 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法t1=t1-t1 （5.7.4） 兩測量通道采樣結(jié)束時刻的差異為t2=t2-t2 （5.7.5） 兩測量通道同時進行測量的時間為T=

55、T1-t1=T1-t2 （5.7.6） 在時間T內(nèi)中介源即使有再大的變化也不會對最后的測量結(jié)果產(chǎn)生影響。 而在t1時間內(nèi)，中介源的變化對測量通道1的作用和在t1時間內(nèi)中介源的變化對測量通道2的作用都會影響測量。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法高精度儀器低精度儀器中介源同步控制裝置圖（5.7.6） 同步控制法 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法要使兩測量通道的采樣時間完全同步不太容易， 但能做到很接近同步。即滿足T遠遠大于t1與t2的要求。 在整個測量過程中，被測信號相對于標準信號的變化是在T1或T1時間（約等于T）內(nèi)都起作用的， 因此只要中介源在t1與t2時間中變化的影響明顯低

56、于被測信號在T時間中變化的影響，其變化就可以被忽略。 由于中介源的長期漂移及各種系統(tǒng)誤差對測量的影響不明顯， 但是中介源的短期隨機變化會對測量產(chǎn)生不同程度的影響， 因此具有低噪聲和高短穩(wěn)的中介源是理想的。 在分析中介源的這些指標對測量的定量影響時必須要考慮到T1或T1與t1及t2的比值。 假設(shè)T1=T1=T，t1=t2=t。 這個假設(shè)條件符合絕大多數(shù)使用場合， 因為可以比較容易地保證T1和T1，t1和t2之間的差別很小。第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法中介源的變化及其誤差是否會對測量造成影響取決于中介源在t時間內(nèi)的影響相對于被測信號在T時間內(nèi)總的影響的比例大小。 以中介源法測量被測信號

57、的系統(tǒng)誤差時， 只要中介源在t時間內(nèi)的影響小于被測信號在T時間內(nèi)總的影響的1/10， 就可以不考慮其誤差。 在被測信號的隨機誤差測量中只要中介源在t時間內(nèi)的影響小于被測信號在T時間內(nèi)總的影響的1/3， 也可以忽略其誤差。 在Tt時，對于影響隨時間而累積的誤差類型，中介源的誤差即使比被測信號誤差大很多仍不會影響測量。第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法而對于影響不隨時間而累積的誤差類型，則應(yīng)該根據(jù)中介源誤差相對于被測信號誤差之間的大小比例來判斷其誤差的影響是否可以被忽略或影響的大小。在后一種情況下， 中介源誤差的實際影響往往會隨著測量時間T的延長而成比例減小。 上面的分析是針對以時間為自變量

58、進行測量時的情況。 這種分析的結(jié)果也適用于以其他相應(yīng)的量為自變量的情況， 只是針對的對象有所區(qū)別。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法中介源法的最佳使用條件一方面是使中介源自身的各種誤差對測量結(jié)果不產(chǎn)生影響或影響很小， 另一方面還希望中介源的引入使兩比對信號在最佳情況下工作。 典型的最佳使用條件常常針對上面第一條而言， 也就是兩測量通道能否同步測量的問題， 在這方面可以采取同步控制法或延遲法。 同步控制法多用于兩測量通道的測量啟動及結(jié)束時刻獨立于中介源與兩比對信號之間的關(guān)系的情況。圖5.7.2 所示的情況常是這樣， 圖5.7.3所示的測量系統(tǒng)有時也可能符合這種情況。同步控制法如圖5.7.

59、6所示，較之圖5.7.2增加了同步控制裝置控制兩測量通道的測量起、 末時間（或其他自變量）?？赡墚a(chǎn)生的同步誤差是兩個測量通道在同一個同步控制信號作用下響應(yīng)時間的差異。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法 圖5.7.6 同步控制法 高精度儀器低精度儀器中介源同步控制裝置第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法 延遲可以是時間上的延遲，也可以是距離等其他方面的延遲。 延遲法比同步控制法復(fù)雜， 它更多地用于兩測量通道的測量起、末時間受控于中介源與兩比對信號之間的相互關(guān)系的情況。可以把延遲裝置安放在一路比對信號和測量設(shè)備之間。延遲的效果是對中介源和這路比對信號之間相互關(guān)系的微調(diào)，使得它經(jīng)延遲后與

60、中介源所產(chǎn)生的變換信號與另一路比對信號和中介源所產(chǎn)生的變換信號在最終比對中具有相同步的效果。該延遲裝置僅僅起到對一路比對信號的不失真延遲作用，而不應(yīng)該改變其噪聲等誤差狀況。 目前，在使用中介源法的實際測量裝置中大量使用了計算機作為控制和數(shù)據(jù)處理設(shè)備，使這一間接比對檢測方法能更方便、 直接并高精度地給出測量結(jié)果。 第第5章章 測試與計量方法測試與計量方法5.8 靜態(tài)計量和動態(tài)計量靜態(tài)計量和動態(tài)計量 “在計量期間其值可認為是恒定量的計量”稱為“靜態(tài)計量”；而“量的瞬時值以及需要時它隨時間的變化量的確定”稱為“動態(tài)計量”。 這兩個概念與我們一般所理解的不完全一樣。這里所說的“動態(tài)”、 “靜態(tài)”是指被