电子测量原理 42时响与频率标准 4.21时间与频率的原始标准 1)天文时标 2)原子时标 4.2.2石英晶体振荡器 1)组成 2)指标 第11页
电子测量原理 第11页 4.2 时间与频率标准 4.2.1 时间与频率的原始标准 1）天文时标 2）原子时标 4.2.2 石英晶体振荡器 1）组成 2）指标
电子测量原理 421时向与频率的原始标准 1)天文时标 ◆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:基于天文观测; 微观标准:基于量子电子学,更稳定更准确。 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 约为10-量级。 第12页
电子测量原理 第12页 4.2.1 时间与频率的原始标准 1）天文时标 ◆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：基于天文观测； 微观标准：基于量子电子学，更稳定更准确。 ◆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 约为10－7量级
电子测量原理 1)天文时标 ◆为世界时确定时间观测的参考点,得到 平太阳时:由地球自转周期存在不均匀性,以假想 的平太阻作为基本参考点。 零类世界时(UT):以平太阳的子夜0时为参考 第一类世界时(UT1):对地球自转的极移效应(自转 轴微小位移)作修正得到。 第二类世界时(UT2):对地球自转的季节性变化(影 响自转速率)作修正得到。准确度为3×10-8。 历书时(ET):以地球绕太阳公转为标准,即公转周 期(1年)的315569259747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年第11届国际计量大会接受为“秒”的 标准。 第13页
电子测量原理 第13页 1）天文时标 ◆为世界时确定时间观测的参考点，得到 ➢ 平太阳时：由于地球自转周期存在不均匀性，以假想 的平太阳作为基本参考点。 ➢ 零类世界时（UT0 ）：以平太阳的子夜0时为参考。 ➢ 第一类世界时（UT1）：对地球自转的极移效应（自转 轴微小位移）作修正得到。 ➢ 第二类世界时（UT2）：对地球自转的季节性变化（影 响自转速率）作修正得到。准确度为3×10－8 。 ➢ 历书时（ET）：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年第11届国际计量大会接受为“秒”的 标准
电子测量原理 2)原子时标 ◆基于天文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; 观测时间长 准确度有限。 ◆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 式中,h=6.6252×1027为普朗克常数,En、Em为受激态 的两个能级,fnm为吸收或辐射的电磁波频率。 第14页
电子测量原理 第14页 2）原子时标 ◆ 基于天文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； ➢ 观测时间长； ➢ 准确度有限。 ◆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。 hfn-m=En -Em 式中，h=6.6252×10-27为普朗克常数，En、Em为受激态 的两个能级，fn-m为吸收或辐射的电磁波频率
电子测量原理 2)原子时标 ◆原子时标的定义 1967年10月,第13届国际计量大会正式通过 了秒的新定义:“秒是C513原子基态的两个超精 细结构能级之间跃迁频率相应的射线束持续 9192,631,770个周期的时间”。 1972年起实行,为全世界所接受。秒的定义 妇天文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5×1014相当于62万年±1 秒),并仍在提高 第15页
电子测量原理 第15页 2）原子时标 ◆ 原子时标的定义 1967年10月，第13届国际计量大会正式通过 了秒的新定义：“秒是Cs133原子基态的两个超精 细结构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 由天文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