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测量的要素

已有 1408 次阅读 2023-8-12 11:24 |系统分类:科研笔记

测量是一种科学活动,它涉及到对物理、化学或生物现象的定量描述和分析。测量的结果可以用来验证理论、指导实验、评估性能、控制质量等。测量的过程并不简单,它需要遵循一定的原理和方法,以保证测量的准确性和有效性。那么,测量的过程中有哪些基本要素呢?本文将介绍测量的四个基本要素,分别是:被测量、单位、仪器和数值。

被测量

被测量是指我们想要了解或控制的某种数量或性质,它是测量的客体或对象。被测量可以是物理量,如长度、质量、温度、电压等;也可以是化学量,如浓度、pH值、电极电势等;还可以是生物量,如血压、血糖、蛋白质含量等。不同的被测量有不同的特点和定义,因此需要研究和熟悉它们的本质和规律,以便进行合适的测量。

单位

单位是指我们用来比较和表达被测量大小的标准,它是测量的基础和依据。单位应该具有以下特点:(1)稳定性,即单位不随时间或环境而改变;(2)可复制性,即单位可以在不同地点或条件下重现;(3)普适性,即单位可以被广泛接受和使用。目前,世界上通用的计量单位制是国际单位制(SI),它由七个基本单位和若干个导出单位组成。基本单位分别是:米(长度)、千克(质量)、秒(时间)、安培(电流)、开尔文(温度)、摩尔(物质的量)和坎德拉(光强)。导出单位是由基本单位按照一定的关系组合而成的,如牛顿(力)、焦耳(能量)、帕斯卡(压强)等。

仪器

仪器是指我们用来实现被测量与单位之间比较的装置,它是测量的工具和手段。仪器可以分为两大类:直接读数仪器和间接读数仪器。直接读数仪器是指可以直接从仪器上读出被测量与单位之间比值的仪器,如尺子、天平、温度计等。间接读数仪器是指需要通过一定的计算或转换才能得到被测量与单位之间比值的仪器,如电阻表、光谱仪、色谱仪等。仪器可以由一个或多个数据转换器组成,数据转换器是指将一种数据编码方式转换为另一种数据编码方式的装置。数据编码方式有三种:模拟信号、数字信号和计数信号。模拟信号是指连续变化且可以无限细分的信号,如电压、电流、声音等。数字信号是指离散变化且只有有限取值范围的信号,如二进制码、十进制码等。计数信号是指只有两种状态(开或关)且每个状态对应一个整数值的信号,如脉冲、开关等。数据转换器可以分为三种:输入转换器、中间转换器和输出转换器。输入转换器是指将被测量转换为模拟信号或数字信号的装置,如传感器、变压器等。中间转换器是指将模拟信号或数字信号进行放大、滤波、调制、解调、采样、量化等处理的装置,如放大器、滤波器、调制解调器、模数转换器等。输出转换器是指将模拟信号或数字信号转换为可读数值的装置,如显示器、打印机等。

数值

数值是指我们从仪器上读出或计算出的被测量与单位之间比值的数学表示,它是测量的结果和信息。数值应该具有以下特点:(1)完整性,即数值应该包括有效数字和单位;(2)准确性,即数值应该尽可能接近被测量的真实值;(3)可靠性,即数值应该具有一定的信度和效度。由于测量过程中不可避免地存在误差,因此任何数值都只是被测量的近似值,而不是精确值。误差可以分为系统误差和偶然误差。系统误差是指在相同条件下重复测量时,数值与真值之间总是存在一定的偏差,这种偏差有一定的规律和方向,可以通过校正或消除来减小或消除。系统误差的来源主要有仪器误差、方法误差和环境误差。偶然误差是指在相同条件下重复测量时,数值与真值之间随机地出现正负波动,这种波动没有明显的规律和方向,不能通过校正或消除来减小或消除。偶然误差的来源主要有观测者误差、被测对象误差和随机因素误差。





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