1. 物理测量
在现代计量体系中，物理测量（physical measurement）通常被视为是测量的典范。国际单位制的基本单位已经不再依赖具体实物原器，而是通过几个稳定的物理学常数来定义。这意味着，我们的计量体系是建立在物理学对自然界基本关系的理解之上。而依据这些基本单位进行的物理测量，例如长度、质量、时间、电流、温度等，广泛服务于日常生活、工业生产、贸易、工程技术以及科学研究，并构成现代实验科学和技术社会的重要基础。
在人类文明的大部分历史中，测量首先把数量与某种具有时空的性质相关联，例如，从早期的长度、时间与质量到较晚的力、温度与电荷等等。随着人们对物理世界的理解不断推进，这些“物理性质”逐渐通过物理定律而彼此关联。例如，牛顿第二运动定律把力、质量和加速度联系起来。在这种意义上，测量使数学分析能够进入经验科学，并成为了物理科学获得巨大成功的重要条件之一。
与此同时，物理科学的发展也反过来改变了测量本身。一方面，科学进展带来了新的测量技术和仪器，使人们能够获得更精细、更稳定、更具有可比较性的测量结果；另一方面，科学理论的发展也改变了人们对于“什么物理量值得测量”以及“为什么要测量这些物理量”的理解。许多物理量并不是直接从感官经验中显现出来的，而是在理论框架中被提出，然后才通过实验装置、测量程序和数学关系获得可操作的意义。物理学很多时候并不只是测量已经清楚摆在面前的性质；它还会通过理论的发展，提出新的物理量，并使这些量成为可以被计算与比较的对象。
因此，物理测量与物理科学之间形成了一种相互塑造、循环促进的关系。首先，测量为科学理论提供可数学处理的经验信息。经验对象本身并不会自动进入物理定律；它们必须被转化为数值、单位和可比较的量，才能成为数学分析的对象。正是在这个意义上，Norman Campbell 说：“测量的目的，是使数学分析这一强有力的武器能够应用于科学的研究对象。” 测量使经验世界进入数学形式，也使物理定律能够在经验中得到检验、修正和应用。
然而，物理理论并不是被动地等待测量结果。相反，理论也会反过来规定哪些性质值得测量、哪些量具有物理意义，以及测量结果应当如何被解释。据海森堡回忆，爱因斯坦曾提醒他：“只有理论才决定什么是可以被观察的。” 这并不是否认经验事实的重要性，而是说，经验事实要成为物理学中的事实，往往必须先被置于某种理论框架之中，成为可识别、可记录、可比较、可计算的量。
当然，测量的范围并不限于物理量。随着心理学、教育学和其他人文科学的发展，人们也开始谈论对阅读理解能力、智力、态度、人格特征等非物理性质的测量。例如，学生的阅读理解能力并不是一个像长度或质量那样的物理量，但教育测量仍然试图通过测试程序、评分规则和统计模型来获得关于这一能力的信息。也正因为如此，测量概念是否能够跨越物理科学与人文科学而保持统一，便成为一个值得讨论的问题。
2. 连结经验世界与信息世界的桥梁
测量作为一种过程，其作用在于把经验世界中的对象及其性质，转化为信息世界中的表征。一方面是经验世界中的实体（empirical entities），另一方面是信息世界中的实体（information entities）。例如，一个声音事件具有频率谱、持续时间和能量，这是经验实体的性质；但它所表达的词语具有字符数、单复数和语法性，这是信息实体的性质。与此类似，在测量中仪器指针的位置、显示屏上的数字图像、传感器输出的电压信号等，属于经验实体或经验事件；而当这些经验事件经过校准、单位规定和测量模型的解释，被理解为某个对象某一性质的数值表达时，它们才成为测量结果，这个测量结果则属于信息实体。
在结构上最简单情形可称为直接测量，这一过程可以分为三个功能环节，它们共同构成测量的基本功能结构。
第一，转导（transduction）。测量仪器被置于与被测对象的相互作用之中。相互作用的结果是，仪器自身的状态发生改变，并使被测对象的这一性质在仪器的某种可观察或可读取的状态中得到体现。由于仪器中的这一状态往往不同于被测对象的原始性质，因此通常包含某种性质转换：例如，把力转换为位移，把温度转换为液柱高度。这个从被测对象的性质到仪器状态的转换过程，就称为转导。例如，弹簧秤在静止近似下把物体施加的力，转换为弹簧的伸长量；弹簧的伸长量则成为读数形成的物理基础。
第二，示值形成（indication formation）。这一环节包括匹配（matching）和局部尺度应用（local scale application）。转导构成仪器示值的物理基础。测量仪器通常被设计成能够通过某种映射关系，把可区分的局部参考性质与相应的信息项联系起来。这些信息项通常表现为数字，因而可以称为示值值或读数值；但在更一般的意义上，它们并不必然必须是数字，也可以是等级、符号、类别或图像中的可识别特征。这个把局部参考性质映射为可表达信息项的规则，通常可以称为仪器的局部标尺或局部尺度（local value）。
第三，校准函数的计算（calibration function computation）。一般来说，被测量与仪器示值并不属于同一类性质。因此，示值值通常不能直接作为表达被测量信息的最终方式。例如，在测力计中，如果只报告弹簧的伸长量，就等于用一个长度值来传达关于力的信息。为了得到关于被测量的测得值，还需要通过一个校准函数，把示值值进一步映射为被测量在相应公共尺度中的值。
在未经校准解释的层面上，某一刻度线首先对应的是仪器局部尺度中的一个示值值；经过校准之后，它才被解释为力、重量或质量的测得值。
因此，直接测量可以被理解为一个连续的转换链条：被测对象的性质首先通过转导，表现为仪器的某种状态，也就是仪器示值或示值性质；这种仪器状态随后通过匹配，被归入仪器局部尺度中的某个参考位置或参考类别；再通过局部尺度应用，被转换为示值值或读数值；最后，示值值通过校准函数，被转换为关于被测量的测得值：
在测力计的例子中，力使弹簧伸长；弹簧伸长量本身是长度，而不是力。因此，仪器首先产生的是一个长度方面的示值性质。随后，这个伸长量被匹配到某个刻度位置，并通过局部尺度应用得到一个示值值。校准函数的作用，就是把“伸长多少”转换为“力是多少”。如果是日常浴室秤，那么仪器还会在特定重力条件下，把力值进一步换算为质量值。
3. 测量是一个信息产生过程
测量可以理解为一种信息生成过程。更确切地说，测量是经过设计的、对某经验性的性质进行评价的过程。测量通过与对象发生经验互动，针对该对象的某一性质，生成关于该性质的信息；在量（quantity）的测量中，这种信息表现为量值（values of that property）。
我们可以从四个方面来理解这一定义：
1）首先，测量是一种经验性过程（empirical process）。这一点有别于计算、逻辑推理或思想实验等其他输入—输出式的信息过程（input/output informational processes）。例如，计算某个数学函数可以得到一个值，但这并不构成测量。测量之所以是经验性的，是因为它要求我们能够以经验的方式与某个对象发生相互作用。测量对象必须是可以在经验世界中被接触、操作、观察或探测的对象。
2）测量总是处在一定的实践语境（pragmatic context）之中。这里的实践语境指的是测量的具体情境，包括测量的目的、操作条件、相关规范、背景知识以及测量结果将如何被使用等等。人们进行测量，其目的是为了获取关于某一性质的信息。
3）测量要求与某一外部对象发生相互作用，而且这种相互作用必须与该对象的某一性质相关。这就预设了一种基本的本体论观点：外部世界中存在有这种性质的对象。并且，测量并不是直接获得 “对象本身” ，而是通过与对象的经验互动，获取关于其某一性质的信息。
4）最后，物理测量结果通常以性质值的形式表达。也就是说，在物理量的测量中，测量结果表现为量值。而量值具有关系性：它把被测量与某个同类的参照单位联系起来，并说明前者是后者的多少倍（multiple）。这个关系可以写作：
Q[a] / q_ref = x
因此，测量也可以被理解为一种对对象可测性质进行评价的过程。（Measurement can be understood as a process of evaluating a measurable property of an object.）
由此可见，测量可以被抽象地理解为：
一种经过设计的、经验性的、对可测性质进行评价的过程。
如上图所示，它的输入与输出之间存在根本差别：输入侧涉及与对象的经验互动，输出侧则表现为信息性的结果。测量之所以复杂，正是因为它既不是单纯的经验过程，也不是单纯的信息过程，而是处在二者之间，并把二者连接起来。
