1樓：
整體的解決方案
% \PassOptionsToPackage% optional
\documentclass
\usepackage
\usepackage
\sisetup
\begin
\si\end
輸出效果即為你標註的第三種情況下的輸出（article + siunitx + txfonts）。
問題涉及字型，徹底解釋需要額外花一些功夫（確認某個設定下用的是哪個字型、對應什麼檔案、這個字型裡提供的符號長什麼模樣）。幾個主要的點是：
「只能得到 'm' 而不是 '\upmu m'」，是因為字型缺字。
缺字時，log 中會記錄提示資訊。
在你的示例中，這則資訊是：Missing character: There is no in font txr!。
這樣的提示資訊是引擎寫入的，所以（很可惜）大部分編輯器都不會把它摘取出來。
在使用 xelatex 時，推薦用 newtx 包提供的 newtxtext 巨集包代替 txfonts。
配置 siunitx 包，把預設的 mode = math 改成 mode = text。參考 siunitx 巨集包文件，Sec. 5.3。
最後，這幾個包不衝突。使用巨集包提供的使用者命令配置後能配合使用的，都不能算作衝突。
xelatex 下，因為字型編碼等原因，最好所有字型都通過 fontspec 和 unicode-math 進行設定。參考 newtx 巨集包文件，Sec. 5。
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