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在國(guó)際單位制中的7個(gè)基本單位中（1.長(zhǎng)度—米；2.質(zhì)量—千克或公斤；3.時(shí)間—秒；4.電流—安或安培；5.熱力學(xué)溫度—開(kāi)或開(kāi)爾文；6.物質(zhì)的量—摩或摩爾；7.發(fā)光強(qiáng)度—坎或坎德拉）時(shí)間單位的定義與測(cè)量是歷史最悠久、情況最復(fù)雜、目前測(cè)量精度最高的一個(gè)基本單位。

天文學(xué)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)在人類社會(huì)活動(dòng)和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步中曾經(jīng)發(fā)揮了巨大作用。但是由于它的實(shí)測(cè)精度很難提高，在20世紀(jì)50年代以后，逐步為新興的物理學(xué)原子標(biāo)準(zhǔn)所取代。原子時(shí)間計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)在1967年正式取代了天文學(xué)的秒長(zhǎng)的定義新秒長(zhǎng)規(guī)定為：位于海平面上的銫Cs133原子基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)間在零磁場(chǎng)中躍遷振蕩9192631770個(gè)周期所持續(xù)的時(shí)間為一個(gè)原子時(shí)秒。這一定義標(biāo)志著時(shí)間測(cè)量的一個(gè)新時(shí)代的到來(lái)。

時(shí)間既然由原子振蕩頻率來(lái)定義。因此頻率穩(wěn)定度和頻率準(zhǔn)確度便成為時(shí)間測(cè)量的一個(gè)重要概念。在時(shí)頻測(cè)量中習(xí)慣上把不穩(wěn)定性稱為穩(wěn)定度，例如，國(guó)際原子時(shí)的穩(wěn)定度為正負(fù)3乘10的負(fù)15次方。就是指國(guó)際原子時(shí)在取樣時(shí)間內(nèi)的不穩(wěn)定性

時(shí)域下的時(shí)間穩(wěn)定度測(cè)量——被測(cè)時(shí)鐘和參考時(shí)鐘的輸出信號(hào)（例如秒）分別進(jìn)入時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器。參考時(shí)鐘的秒脈沖信號(hào)為開(kāi)門信號(hào)被測(cè)時(shí)鐘的秒脈沖信號(hào)為關(guān)門信號(hào)。然后由時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器計(jì)算被測(cè)時(shí)鐘秒脈沖到達(dá)預(yù)設(shè)波陣面高度的時(shí)刻。  

時(shí)域下的頻率穩(wěn)定度測(cè)量——測(cè)量頻率穩(wěn)定度一般使用兩個(gè)頻率不同但相近的振蕩器，去伺服混頻器再經(jīng)過(guò)低通濾波后，由電子計(jì)數(shù)器進(jìn)行測(cè)量。

頻域下的頻率穩(wěn)定度特征——要得到各種偶然因素造成的頻率不穩(wěn)定性，一般方法是將它們的功率譜密度函數(shù)在所有的頻率上進(jìn)行積分。然后對(duì)增量利用方差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理。最常用的是Allan方差。

時(shí)間和頻率比對(duì)——在原子時(shí)測(cè)量領(lǐng)域中，由于構(gòu)成時(shí)間的基本單位是頻率。因此，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部需要經(jīng)常進(jìn)行頻率比對(duì)，以求得盡量均勻的時(shí)間單位；同時(shí)，各個(gè)實(shí)驗(yàn)室之間也需要相互比對(duì)。時(shí)間比對(duì)主要分為局部時(shí)間比對(duì)和遠(yuǎn)距離時(shí)間比對(duì)，在遠(yuǎn)距離時(shí)間比對(duì)中又采用搬運(yùn)鐘、單向法、雙向法。