第5篇数字测量方法-频率时间.pdf
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5章 数字测量方法
5章 数字测量方法
5.1 电压测量的数字化方法
5.2 直流数字电压表
5.3 多用型数字电压表
5.4 频率的测量
5.5 时间的测量
5.6 相位的测量
频率时间测量
频率时间测量
1 时间和频率的定义
◆时间有两个含义:
时刻”:即某个事件何时发生;
时间间隔”:即某个时间相对于某一时刻持续了
多久。
◆频率的定义:周期信号在单位时间(1s )内的变
化次数(周期数)。如果在一定时间间隔T内周期
信号重复变化了N次,则频率可表达为:
f =N/T
◆时间与频率的关系:可以互相转换。
2 时间与频率标准
2 时间与频率标准
◆原始标准应具有恒定不变性。
◆频率和时间互为倒数,其标准具有一致性。
◆宏观标准和微观标准
宏观标准:基于天 观测;
微观标准:基于量子电子学,更稳定更准确。
天 时标
天 时标
◆世界时 (UT,Universal Time ):以地球自转周期(1天)确
定的时间,即1/(24 ×60 ×60)=1/86400为1秒。其误差约
-7
为10 量级。
地球自转速度受季节等因素的影响,要经常进行修正。
以地球绕太阳公转为标准,即公转周期(1年)的31 556
925.9747分之一为1秒。参考点为1900年1月1日0时(国际
天文学会定义)。准确度达1 ×10-9 。于1960年 11届国际
计量大会接受为 秒”的标准。
不受地球自转速度的影响,因此秒的定义更加确切。
基于天 观测的宏观标准用于测试计量中的不足
基于天 观测的宏观标准用于测试计量中的不足
设备庞大、操作麻烦;
设备庞大、操作麻烦;
观测时间长;
观测时间长;
准确度有限。
准确度有限。
原子时标(频标)
原子时标(频标)
◆原子时标(AT )的量子电子学基础
原子 (分子)在能级跃迁中将吸收(低能级到高能级)或辐射 (高能级
到低能级)电磁波,其频率是恒定的。
hf =E -E
n-m n m
-27
式中,h=6.6252 ×10 为普朗克常数,E 、E 为受激态的两个能级,
n m
f 为吸收或辐射的电磁波频率。
n-m
原子时标的定义
1967年10月, 13届国际计量大会正式通过了秒的新
133
定义: 秒是Cs 原子基态的两个超精细结 能级之间跃迁
频率相应的射线束持续9,192,631,770个周期的时间”。
1972年起实行,为全世界所接受。秒的定义由天 实
物标准过渡到原子自然标准,准确度提高了4-5个量级,达
5 ×10-14 (相当于62万年±1秒),并仍在提高。
原子时标(频标)
原子时标(频标)
原子钟:原子时标的实物仪器,用于时间、频率标准的发布和比对
铯原子钟
– 准确度:10-13~10-14
– 大铯钟,实验室高稳定度频率基准
– 小铯钟,频率工作基准
铷原子钟
– 准确度:10-11 ,体积小、重量轻,便于携带,作为工作基准
氢原子钟
– 短期稳定度高:10-14~10-15 ,准确度:10-12
现在各国标准时号发播台所发送的是协调世界时标(UTC),其
准确度优于±2 ×10-11。
我国陕西天 台是规模较大的现代化授时中心,它有发播时间
与频率的专用电台。台内有铯原子钟作为我国原子时间标准,
它能够
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