用信息论的观点和方法对测量过程进行描述、分析是目前测量理论的研究方向之一,其中以香农熵为基础的研究方法逐渐发展并取得了一定成果。本文从信息获取的角度出发,使用熵对测量系统中的信息传递规律进行研究,以期构建既能统一描述测量过程的信息获取特性,又对测量系统的设计与优化有指导意义的理论框架。本文的主要研究内容如下:首先从不确定性的角度对测量进行分析,使用熵描述测量过程中的信息变化规律,在此基础上,进一步研究多环节串联测量系统的基本特性,阐述了测量系统的熵平衡特性,分别对熵增环节和熵减环节进行讨论,得到一般测量系统的有效性原则,并从互信息的角度证明了被测量的熵真值是理论存在且可求的。随后,对串联测量系统进行较深入的研究,将测量环节的处理作用分别用变换矩阵和传递函数表示,从时域和频域两个方面对多环节串联测量系统中信息熵的传递规律进行分析,并推演出带通滤波、匹配滤波和噪声匹配等典型信息处理环节的信息获取方法。考虑到香农熵存在的问题,本文将交叉熵引入测量系统的描述中,推导出交叉熵形式下的测量系统熵平衡性质,证明交叉熵也可以对测量系统中噪声和误差的作用进行信息层面的量化表示。另外,根据交叉熵本身具有的“距离度量”特性,提出基于交叉熵的测量系统评价方法和设计原则。最后,为解决测量系统中的故障诊断问题,对以最小交叉熵为原则的优化算法——交叉熵算法进行研究,将优化过程看作对最优解的测量过程,分析了交叉熵优化算法中获得最优解信息的过程。在此基础上,从排序算法和精英策略两个方面对多目标交叉熵算法进行改进,提出了交叉熵算法与支持向量机相结合的故障诊断方法,并以铝电解过程中的阳极效应预测问题为例证明了该方法的有效性。