计量学基础——时间频率计量
秒定义及时频计量单位
秒定义及时频计量单位第一次科学的定义秒长是1820年从地球自转周期导出的平太阳秒，一直使用到1960年。
随后是从地球公转周期导出的历书秒，仅仅使用到1967年就被原子秒取代了。
每次定义的变迁，都是由于找到了更稳定的周期性运动。
本节重点介绍原子秒。
一、平太阳秒平太阳秒是以地球自转周期为基础导出的时间基本单位。
其准确性取决于地球自转的稳定性。
以真太阳为参照物观测地球的转动得出的秒称为真太阳秒。
地球上的观测者所在点与地球自转轴所在的平面称为子午面。
地球自转期间真太阳穿过子午面的时刻称为太阳对该观测者的中天。
显然，地球每自转一周，中天将出现两次。
观测者上方的中天称为上中天，下方（在地球的另一面）的中天称为下中天。
真太阳连续两次上(下)中天的间隔称为一个真太阳日。
由此得：86400真太阳日真太阳秒=如果地球除自转外，再无其他运动，则一个真太阳日就等于地球自转的周期。
但实际上，地球在自转的同时还绕太阳公转，这样在第一次上中天开始地球自转一周后，第二次上中天尚未到来，地球还需继续转一个角度才到达第二次上中天。
由此造成下列结果：真太阳日=地球自转周期+ΔT （θ）其中θ即为多转的角度，近似等于地球在公转轨道上在地球自转周期内相对太阳扫过的圆心角，ΔT (θ)为转过此圆心角所用的时间。
如图2-1所示。
图1-1真太阳日与地球自转周期的关系地球公转的轨道是一椭圆，故其公转的角速度是不断变化的，这就造成每一真太阳日内的ΔT (θ)值均不一样，在近日点处最大，远日点最小，两者之差约51秒。
由此得出的真太阳秒也就不够均匀，即不够稳定。
1820年，法国科学院决定用一年内真太阳秒的平均值作为时间基本单位，称为平太阳秒，即平太阳日=一年内所有真太阳日的平均值=地球自转周期+)(θT ∆)θT ∆为ΔT (θ)在一年内的平均值86400平太阳日平太阳秒=这是历史上第一次给秒进行科学定义。
显然，平太阳秒比真太阳秒稳定，且取决于地球自转周期的稳定性。
计量基础知识
三、中华人民共和国法定计量 单位
• 法定计量单位制的单位包括：
1) 国际单位制单位; 国际单位制单位; 2) 国家选定的非国际单位制单位; 国家选定的非国际单位制单位; 3) 由以上单位构成的组合形式的单位； 4) 由词头和以上单位构成的十进倍数和分数 单位。
国家选定的非国际单位制 单位
2、法定计量单位的使用方法
• 计量单位与单位制
计量单位——为定量表示同种量的大小而约 计量单位——为定量表示同种量的大小而约 定地定义和采用特定量。同类量的量纲必 然相同，但相同量纲的量未必同类。 单位制——为给定量制按给定规则确定的一 单位制——为给定量制按给定规则确定的一 组基本单位和导出单位。
二、国际单位制
1、国际单位制的构成
SI基本单位 国 际 单 位 制 SI SI单位 SI导出单位 组合形式的导出单位 包括辅助单位在内的具有 专门名称的导出单位
SI单位的倍数单位
SI基本单位 SI基本单位
•
SI基本单位共7个，见下表： SI基本单位共7
ห้องสมุดไป่ตู้
量的名称 长度 质量 时间 电流 热力学温度 物质的量 发光强度
单位名称 米 千克(公斤) 秒 安[培] 开[尔文] 摩[尔] 坎[德拉]
二、计量的特点
• 统一性---这是计量最本质的特征。计量失去了 统一性--统一性，也就没有存在的意义。无法进行交流， 无法保证产品一致性和互换性。
• 准确性---准确是计量的核心，差之毫厘，失之 准确性--千里。
• 社会性---计量涉及到社会生活的各个方面，国 社会性--民经济的各个部门，以及人民的日常生活。 的社会性、计量的统一性和准确性。
2、法定计量单位的使用方法
4） 组合单位的符号中，某单位符号同 时又是词头符号，则应尽量将它置于单位 符号的右侧。如力矩单位Nm，不宜写成 符号的右侧。如力矩单位Nm，不宜写成 mN。温度单位K和时间单位s和h，一般也 mN。温度单位K和时间单位s 在右侧。 5） 词头h,da,d,c（即百十分厘）一般只 词头h,da,d,c（即百十分厘）一般只 用与某些长度、面积、体积和早已习用的 场合如cm,dB等。 场合如cm,dB等。
计量领域的“十大计量”
一二三四五计量领域的“十大计量”简介 计量是指实现单位统一、量值准确可靠的活动，是当代经济发展必须支撑的条件，是信息化的基础。
根据被测物理量的分类，可以分为长度计量、热工计量、力学计量、电磁计量、无线电计量、时间频率计量、声学计量、光学计量、化学计量、电磁辐射计量十大计量。
十大计量之长度计量 长度计量是对物体几何量的测量技术，包括：线纹、端度、平面度、角度、粗糙度、渐开线样板等。
生活中常用到直尺、钢卷尺，在军事和交通中广泛应用的卫星定位系统等，都是长度计量的研究成果。
十大计量之热工计量(温度计量) 热工计量利用各种物质的热效应来测量温度的计量技术。
包括：热电偶、热电阻、水银温度计、红外温度计、温度灯、温度仪表及自动测控装置、温度巡检仪、热象仪等。
十大计量之力学计量 力学计量是涉及质量、力值、密度、容量、力矩、机械功率、压力、真空、流量以及位移、速度、加速度、硬度等量的测量。
包括：质量、容量、流量、粘度、密度、真空、力值、硬度、重力、力矩、压力、转速、振动、冲击等。
如市场上的公平秤、电子计价秤、水表、燃气表、出租车计价器等准确与否都是由力学计量来保证的。
十大计量之电磁计量 电磁计量是根据电磁基本原理，应用各种电磁标准器和电磁仪表，对各种电磁物理量进行测量。
包括直流和交流的阻抗和电量、精密交直流测量仪器仪表、模数/数模转换技术、磁通量、磁性材料和磁记录材料、磁测量仪器仪表以及量子计量等。
近年来，变频调速技术的快速发展，变频测量仪器仪表的计量达到新的要求，变频测量仪器仪表的计量法规以及法定单位滞后于变频调速技术的发展，导致变频计量混乱的局面。
随着《JJF 1559-2016变频电量分析仪校准规范》、《JJF 1558-2016测量用变频电量变送器校准规范》的发布以及国家变频电量计量站正式挂牌成立，变频测量仪器仪表的计量得以规范。
十大计量之无线电计量 无线电计量指无线电技术所用全部频率范围及电气特性的测量。
计量技术基础知识
二. 计量工作简史
米制在中国 新中国的计量工作最早始于50年代初期的军工计 量。1954年设立国家计量局，1955年成立国家计 量科学研究院。 1959年国务院颁布命令，确定米制为我国基本计 量制度。 1977年5月20日我国正式加入国际米制公约组织。 1985年9月6日全国人大六届十二次会议通过了 《中华人民共和国计量法》。
三. 力学计量
主要内容：力的大小、材料力学机械方面的测试、扭矩、转距、 机械功率等。 主要标准器：基准测力机、标准测力计、标准测力机、材料实验 机等。 压力：物体垂直作用于单位面积上的力（压强）。 单位名称：帕[斯卡]，符号Pa。 标准大气压力：101325Pa。 对象：压力计、压力传感器；静态压力、动态压力。 计量方法：基于帕斯卡定律，即作用于密闭容器中的流体，压强 可等值地传递到流体个部分和器壁上。 标准器：活塞式压力计、浮球式压力计、精密压力传感器等。
五. 无线电（电子）计量
场强计量：研究电场、磁场的测量（包括电磁 兼容、电磁干扰、电磁脉冲和天线）等。 高频和微波功率：在高频时，电流和电压失去 唯一性定义，此时功率量值可直接测量，因此 功率参数成为高频和微波测量中的基本物理量。 阻抗计量：可分为集总参数射频阻抗和分布参 数电路阻抗。 此外还有：高频和微波噪声、射频和微波的相 移、微波介质电特性、微波网络分析、脉冲参 数、失真参数、调制参数、信号发生器等。
四. 电磁学计量
磁学计量的主要研究对象 磁感应强度：单位名称是特[拉斯]，符 号是T。 磁通：磁感应通量的简称，单位名称是 韦[伯],符号是Wb。 材料的磁特性：磁性材料是指铁磁材料 和亚铁磁材料。材料的磁特性主要包括 磁化曲线、矫顽力、磁感应强度、磁导 率、磁化率比及磁损耗等。
五上科学第三单元《计量时间》知识点整理
新教科版科学五年级上册知识点整理第三单元计量时间3.1.时间在流逝1.在没有任何计时工具的情况下，我们可以根据一些自然现象，比如太阳东升西落去判断时间。
2.在远古时代，人类用天上的太阳来计时，日出而作，日落而息，昼夜交替，太阳自然而然成了人类最早使用的时间单位。
3.圭表圭表，是古代科学家发明的度量日影长度的一种天文仪器，由“圭”和“表”两个部件组成。
圭表和日晷一样，也是利用日影进行测量的古代天文仪器。
所谓高表测影法，通俗的说，就是垂直于地面立一根杆，通过观察记录它正午时影子的长短变化来确定季节的变化。
垂直于地面的直杆叫“表”，水平放置于地面上刻有刻度以测量影长的标尺叫“圭”。
4.日晷日晷，本义是指太阳的影子。
现代的“日晷”指的是人类古代利用日影测得时刻的一种计时仪器，又称“日规”。
其原理就是利用太阳的投影方向来测定并划分时刻，通常由晷针（表）和晷面（带刻度的表座）组成。
利用日晷计时的方法是人类在天文计时领域的重大发明，这项发明被人类沿用达几千年之久。
5.实验一：观察研究“一炷香”的时间实验材料：一根香、插香的盘子、打火机、秒表等等。
实验要求以及方法：①取一支香分别在香的1/4、1/2、3/4处做标记。
②点燃这根香并记录香燃烧到每个标记的时间。
③填写燃香时间记录表。
实验现象：一根香平均分成了4部分，每一部分燃烧所花的时间基本相同。
实验结论：一炷香燃烧的时间为半个小时。
通常情况下，一炷香燃烧的时间都是均匀的，因此在古时候没有钟表的时代里，大多数时候人们都可以用香燃烧的时间长短来大概计量时间。
除了可以用香燃烧的时间来记录时间，我们还可以用蜡烛燃烧的时间来记录时间。
6.研讨问题1：古人曾用过哪些方法计时？这些方法为什么能够帮助古人计时？方法一，利用太阳计时，日出而作，日落而息。
因为太阳每天东升西落，时间变化是有规律的。
方法二，利用太阳投射在地上的影子制作成日晷来计时。
因为太阳投射在地上的影子也是有规律可循的，因此人们可以利用这一规律制作成可以计量时间的日晷。
时间的计量与单位换算
时间的计量与单位换算时间，作为一种物理量，是用来衡量事件发生过程中所用的持续时间。
虽然时间在日常生活中无处不在，但对于时间的计量和单位换算可能并不为人所熟知。
本文将介绍关于时间的计量方法和常用单位换算。
一、时间的计量方法1. 时钟计时法时钟是我们最常见的计量时间的工具。
根据时钟的刻度，我们可以测量过去或将来某个事件所持续的时间。
时钟计时法适用于日常生活中的时间计量，例如测量日常活动所花费的时间，掌握工作进度等。
2. 铯原子钟计时法铯原子钟是目前最准确的计时工具之一，它利用铯原子在特定条件下的辐射频率恒定不变的特性来计量时间。
铯原子钟被广泛应用于科学实验、天文学、导航系统等领域，它具备高精度和稳定性，并被作为国际计量单位“秒”的定义基准。
3. 天文现象计时法天文现象如日食、月食、星体运动等也可作为计量时间的方法。
通过观察这些天文现象的起始和终止时间，可以推算出一段时间的长度。
为了提高计量准确性，科学家们进行了大量观测和研究，积累了丰富的天文观测数据。
二、时间的常用单位换算1. 秒（s）秒是国际标准单位，它定义为铯原子一种特定跃迁的辐射所对应的时间，即“秒”是以铯原子的转变为基础来定义的，也是物理学上的基本单位之一。
2. 分钟（min）分钟是一种时间单位，它等于60秒，常用于表示较短时间的间隔。
例如，我们经常使用分钟来衡量会议、课程和电影的时长。
3. 小时（h）小时是时间单位中常见的一个，它等于60分钟或3600秒。
小时常用于表示较长时间的间隔，如工作时间、旅行时间等。
4. 天（d）天是一种时间单位，它等于24小时或86400秒。
天常用于表示较长时间跨度，如一个月的天数、旅行计划等。
5. 周（week）周是时间单位中较大的一种，它等于七天。
周常用于表示周期性事件或安排，如每周一次的会议、每周的学习计划等。
6. 月（month）月是一种时间单位，常用于表示较长的时间跨度。
然而，需要注意的是，月的长度并不固定，因为月亮围绕地球的轨道是椭圆形，导致月亮到达相同相位所需的时间略有不同。
基础知识
1.计量基础知识1．1计量学分类目前，在我国按专业可分为：长度（几何量）计量、力学计量、热工计量、电磁计量、无线电（电子学）计量、时间频率计量、声学计量、光学计量、化学计量和电离辐射计量。
即所谓的十大计量。
1．2计量的定义及特点1．2．1计量的定义为实现单位统一、量值准确可靠的活动。
国际上没有对计量的定义，只有“测量（measurment）”的定义。
（测量－通过实验获得并合理赋予某量一个或多个量值的过程。
）（计量在企业的作用以及和检测的区别）1．2．2计量的特点1．2．2．1准确性准确性是计量的基本特点。
只有量值，而没有准确程度的结果不是计量（测量）结果。
也就是说，计量（测量）结果不但要给出被测量的量值，还应给出测量准确度（和测量不确定度），否则，计量（测量）结果是没有意义的。
1．2．2．2一致性无论在任何时间、任何地点、采用任何方法、任何器具，以及任何人进行测量只要符合计量要求的条件，计量结果就应在给定的误差范围内一致。
这样就可以实现国际互认，免去大量的重复测量，从而节约大量的人力物力和时间。
1．2．2．3法制性计量的社会性（涉及各行各业，方方面面）要求法制保障。
确保量值统一，不仅要靠技术手段，而且要有法律手段。
不但要有法律法规，还要有相应的机构来保证法律法规的执行。
国际上有国际法制计量组织（OIML）各国一般有相应的行政管理机构和法制实验室，美国有国家标准局和55个法制实验室，我国的政府计量行政部门是各级质量技术监督局（国家叫质量监督检验检疫总局），法制实验室叫做“法定计量检定机构”是由政府计量行政部门依法设臵或依法授权的。
1．2．2．4溯源性溯源性的定义：通过一条有规定不确定度的不间断得比较链，使测量结果或测量标准的值能够与规定的参考标准，通常是以国家测量标准或国际测量标准联系起来的特征。
为了保证测量结果的准确可靠，任何量值都必须溯源到国家基准或国际基准或自然常数。
具有溯源性的测量才是有意义的。
计量基础考试部分题
试卷]计量人员计量基础知识试题计量人员计量基础知识试题单位姓名分数一、填空题（30分每空1.5分）1.《计量法》立法宗旨是为了加强计量监督管理，保障国家计量单位制的统一和量值的准确可靠，有利于生产、贸易和科学技术的发展。
适应社会主义现代化建设的需要，维护国家、人民的利益。
2.我国《计量法》规定，国家采用国际单位制。
国际单位制计量单位和国家选定的其他计量单位，为国家法定计量单位。
3.我国《计量法》规定，计量检定必须按照国家计量检定系统表进行。
计量检定必须执行计量检定规程。
4.计量标准考核申请的初审时间一般不超过1个月。
《计量标准考核证书》有效期前6个月，建标单位应当向主持考核的计量行政部门申请计量标准考核复查。
5.我国选定的非国际单位制单位中，体积的计量单位是升，计量单位的符号是L。
6.我国选定的非国际单位制单位中，流量的计量单位是升每分，计量单位的符号是L/min。
7.某测量值为2000，真值为1997，则测量误差为3，修正值为-3。
8.精度0.5级量程0-10的计量仪表，其允许最大示值误差0.05，量程0-50的计量仪表，其允许最大示值误差0.25。
9.标准不确定度A类评定的基本方法是采用贝塞尔公式法。
10.某标准直流电压源输出电压1.000V,被检数字电压表指示为0.998 V,则数字电压表的示值误差为0.998-1.000 =-0.002 V。
二、判断题（40分每题2分）1.计量行政部门必须设置计量检定机构。
（×）2.使用无检定合格印、证的计量器具视为使用不合格的计量器具。
（√）3.国际单位制的简称符号是ISO。
（×）4.国际单位制的基本单位中，质量单位的符号是g。
（×）5.凡列入《中华人民共和国强制检定的工作计量器具目录》的工作计量器具都应实行强制检定。
（×）6.国家计量检定系统表和计量检定规程是计量检定所必须依据的技术规范。
（√）7．下列计量单位符号都是法定计量单位符号m、A、L、min。
计量基础知识
计量基础知识计量起源计量起源于古代各国，沿用已久的各不相同的计量单位和有关的制度不可能自发地统一。
即使是一国范围内统一计量制度，也只有借助于政府的作用才可能实现。
公元前221年，中国的秦始皇曾下诏全国统一度量衡就是一个明显的例证。
早期的计量相当于所指的法制计量，只是范围较窄，主要限于与贸易和税收有关的测量而已。
计量管理工作的主要部分——法制计量，历来是由政府所主导的一项社会事业。
大致 18 世纪开始，由于国际贸易和科学技术的发展，欧洲国家之间出现统一计量制度的需求。
1867年举行的巴黎博览会上专门成立了“度量衡和货币委员会”，以处理因计量单位不同而产生的问题。
1875 年和 1955 年签订的《米制公约》和《国际法制计量组织公约》，都属于政府间的多边协议，相应成立的两个国际组织也都是政府间的组织。
计量的发展具有悠久的历史，大体上可以分为原始、经典和现代三个阶段。
原始阶段以经验和权力为主，大多利用人、动物或自然物作为计量基准。
例如，中国古代的布手知足、掬手为升、十发为程、黄钟律管等；相传在大禹治水时，就用了“准绳”和“规”、“矩”等计量器具体；公元前 221 年，秦始皇统一中国后即颁布诏书，建立了全国统一的度量衡制度，其中度制和量制的大部分采用了十进制，并实行定期检定计量器具的法制管理(见中国古代度量衡史)。
古埃及的尺度是以人的胳膊到指尖的距离为依据的，称之为“腕尺”(约 46 厘米)。
英国的码是亨利一世将其手臂向前平伸，从其鼻尖到指尖的距离(1yd =0.9144m)；英尺是查理曼大帝的脚长(1ft =0. 3038m)；英寸是英王埃德加的手指关节的长度(lin =25. 4mm)；而英亩则是两牛同轭，一日翻耕土地的面积(1英亩=4.05X103平方米)。
经典阶段一个以宏观现象与人工实物为科学基础的阶段。
标志是 1875 年签订的《米制公约》。
包括根据地球子午线 1 /4 长度的一千万分之一建立了铂铱合金制的米源器；根据1m3水在规定温度下的质量建立了铂铱合金制的千克源器；根据地球绕太阳公转周期确定了时间(历书时)单位秒等。
计量基础知识
计量基础知识第一节量和计量一、量的定义量的定义：现象、物体和物质的可以定性区别和定量确定的一种属性。
由定义可知：被研究的对象可以是自然现象，也可以是物质本身。
同时，应该注意到这个概念的两种含义：一方面是量的定量确定，如人们通常所理解的那样，指量的大小、轻重和长短等概念即量的具体意义；另一方面是指现象、物体和物质的定性区别，把量区别为长度、质量、时间、温度电流和电阻等即量的广义含义。
量总是由数值和计量单位组合表示。
在使用相同计量单位的条件下，较大的数值表示较大的量；较小的数值表示较小的量。
用没有计量单位表示的纯数值表示量的大小是没有意义的。
即量的表示都必须在其数值后面注时计量单位。
量的大小并不随所用计量单位而变，可变的只是单位和数值。
二、量的分类量的分类：在我们的实际工作中，将量按学科划分为十大类：几何量、力学、温度、电磁、电子、时间频率、电离辐射、声学、光学和化学。
1．几何量计量：对物体几何形状所涉及的物理量进行的测量。
主要包括：端度、线纹、角度、表面粗糙度、平面度、直线度、表面几何尺寸的精密测量。
2．力学计量：包括质量、容量、密度、压力、真空、流量、力矩、速度、加速度、硬度、冲击、转速、振动等。
3．温度计量：利用各种物质的热效应，研究测量温度的技术。
按测量范围划分有：超低温、低温、中温、高温、超高温计量。
4．电磁计量：根据电磁学原理，应用各种电磁基、标准器和仪器、仪表，对各种电磁物理现象进行测量，按电、磁特性分为电学计量和磁学计量；直流计量和交流计量；5．电子计量：无线电技术所用全部频率范围内的一切电气特性的测量；6．时间频率计量：时间和频率的计量，时间和频率在数学上互为倒数关系；7．电离辐射计量：计量放射性物质本身有多少的量和计量辐射、被照介质相互作用的量；8．声学计量：专门研究物质中声波的产生、传播、接收和影响特性中有关计量的知识领域；9．光学计量：光辐射在传播过程中功率、能量的转换和变化；在传播过程中光线的行踪；10．化学计量：对种物质的成分和物理特性，基本物理常数的分析、测定。
时频计量
• • • •
基准1：铯原子束时间频率基准装置 基准2：原子时标基准装置 标准1：标准频率检定装置 标准2：短期频率稳定度检定装置检定装置
国外发展趋势
• • • • • • 研制第2台铯喷泉钟 铯喷泉钟参加守时 铷喷泉—第2秒定义 光钟 GPS P3码时间频率比对技术 更多实验室使用卫星双向法参加国际原 子时合作
电话时间服务
• • • • • 利用电话网络传递时间 设备：计算机和调制解调器 标准格式和用户服务程序 传递不确定度：10ms 计量院网页可下载用户服务程序
时间频率计量主要内容
• 时刻计量 • 时间间隔计量 • 频率计量 频率准确度，频率稳定度，频率漂移
时间公式：T=T0+at+bt2+e(t)
-9 -10
Log (y())
-11
-12
-13
-14
-15
-16 -3.0
-2.0
-1.0
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
Log (), seconds
1 day 1 month
• 准确度与稳定度
• 原子时标--UTC(NIM)的原理 框图
UTC-UTC(NIM)数据 2002.7—2003.12
时间频率测量基础
• 频率偏差：频率实际值与标称值之差，一般用相对 值表示， f x fo y fo
•
• •
频率准确度：频率偏差的最大范围。表明频率实际 值靠近标称值的程度。 频率稳定度：描述平均频率随机起伏程度的量，平 均时间称为取样时间，为一重要参数。不同的稳定 度量值对应不同的取样时间。 频率漂移：表征频率源连续工作时频率随时间慢变 化程度。
时间与频率的测量
➢ 输入通道：通常有A、B、C多个通道，以实现不同的 测量功能。输入通道电路对输入信号进行放大、整形 等（但保持频率不变），得到适合计数的脉冲信号。
通过预定标器还可扩展频率测量范围。
➢ 主门电路：完成计数的闸门控制作用。
➢ 计数与显示电路：计数电路是通用计数器的核心电路， 完成脉冲计数；显示电路将计数结果（反映测量结果） 以数字方式显示出来。
A
与
TB
B
门
C
TB
上图为由“与”逻辑门作为闸门，其门控信号为‘1’时闸门开启（允 许计数），为‘0’时闸门关闭（停止计数）。
◆测频时，闸门开启时间（称为“闸门时间”）即为采样时间。
测时间（间隔）时，闸门开启时间即为被测时间。
2）通用计数器的基本组成
通用电子计数器的组成框图如下图所示：
2）通用计数器的基本组成
2）原子时标
原子钟
➢ 原子时标的实物仪器，可用于时间、频率标准的发布和比对。
铯原子钟
➢ 准确度：10-13~10-14。 ➢ 大铯钟，专用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，可作为工作基准。
氢原子钟
➢ 短期稳定度高：10-14~10-15，但准确度较低（10-12）。
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 。
计量的分类
计量的分类计量的分类（一）计量依据其领域可分为以下三类1、法制计量法制计量,是为了保证公众安全,国民经济和社会发展,根据法制、技术和行政管理的需要,由政府或官方授权进行强制管理的计量,包括计量单位、计量器具（特别是计量基准、标准）、计量方法以及计量人员的专业技能等的明确规定和具体要求。
法制计量主要涉及安全防护、医疗卫生、环境监测和贸易结算等有利害冲突或特殊领域的强制计量。
例如,关于衡器、压力表、电表、水表、煤气表、血压计等的计量。
2、科学计量科学计量主要是指基础性、探索性、先进性的计量科学研究,例如关于计量单位与单位制、计量基准与标准、物理常数、测量误差、测量不确定度与数据处理等。
科学计量通常是计量科学研究单位,特别是国家计量科学研究机构的主要任务。
3、工业计量工业计量也称工程计量,系指各种工程、工业企业中的应用计量。
例如,关于能源、原材料的消耗、工艺流程的监控和产品质量与性能的计量测试等。
工业计量涉及面广,是各行各业普遍开展的一种计量。
（二）按计量学可分以下十类1、几何量计量几何量计量通常称为长度计量,是最先形成和发展的一个计量科学领域。
概括地说,几何量计量的内容是物体的几何尺寸、形状和位置,即几何量的“三大要素”。
几何量计量的基本参量是长度和角度,以及由它们导出的平直度、表面粗糙度、园度、圆柱度、坡度、锥度、渐开线、螺旋线等,还包括万能量具的检定、光学仪器检定及生产中特殊零件的测量。
几何量计量的基本单位是“米”,符号为“m”,它是国际单位制七个基本单位之一。
几何量计量常用的计量器具主要包括：量块、角度块、直尺、千分尺、游标卡尺、百分表、千分表、平晶、水平仪、测量显微镜、投影仪、园度仪、表面轮廓仪、齿轮测量仪器、测长仪、三座标测量机等。
2、温度计量温度计量就是利用各种物质的热效应来计量物体的冷热程度。
内容包括：超低温、低温、中温、高温、超高温、热量等项。
温度计量单位为开〔尔文〕,符号为“K”。
第四章：时间和频率测量技术
(一)时间、频率和周期的基本概念
时间是国际单位制中7个基本物理量之一。它的基本 单位是秒。“时间”有两个含义，一是指“时刻”， 指某事件发生的瞬间。二是指“间隔”，即两个时刻 之间的间隔，表示该事件持续了多久。
频率定义:为相同的现象在单位时间内重复出现的次 数。
f 1/ T 周期:则是指出现相同现象的最小时间间隔。
4．2．1 电子计数器主要电路技术
(一)电路组成及各部分作用: 电子计数器由输入电路、计数显示电路、标准 时间产生电路、逻辑控制电路构成。 1、输入电路：又称为输入通道。其作用是接 受被测信号，并对它进行放大和整形然后送入 主门（闸门）。一般设置2个或3个输入通道， 记作A、B、C。A通道用于测频、自校；B通 道用于测周；B、C通道合起来测时间间隔；A、 B通道合起来测频率比。
秒是 C s 原子基态的两个超精细结构能级 [ F 4, mF 0 ]和[ F 3, mF 0 ]之间跃迁频 率相应的射线束持续9192631770个周期的时间”。 以此为标准定义出的时间标准称为原子时秒。
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3、协调世界时（UTC）秒： 协调世界时“秒”是原子时和世界时折 中的产物，即用闰秒的方法来对天文时进 行修正。这样，国际上则可采用协调世界 时来发送时间标准，既摆脱了天文定义， 又使准确度提高4—5个数量级。现在，各 国标准时号发播台所发送的就是世界协调 时，我国的中国计量科学院、陕西天文台、 上海天文台都建立了地方原子时，参加了 国际原子时（ATI），与全世界200多台原 子钟连网进行加权修正，作为我国时间标 准由中央人民广播电台发布。
现在已明确:时间标准和频率标准具有同一 性，可以用时间标准导出频率标准，也可 由频率标准导出时间标准，故通常统称为 时频标准。
中国计量科学研究院 时间频率基准
中国计量科学研究院时间频率基准时间与频率的精准测量是现代科技发展的重要基础，对于国家经济建设和国防安全具有重大意义。
中国计量科学研究院在时间频率基准的研究与建立上做出了突出贡献。
本文将详细介绍中国计量科学研究院在时间频率基准方面的研究成果。
一、中国计量科学研究院简介中国计量科学研究院（National Institute of Metrology, China，简称NIM）成立于1955年，是我国计量科学研究领域的权威机构，主要负责国家计量基标准和量值传递工作，为我国国民经济和社会发展提供重要技术支撑。
二、时间频率基准的重要性时间频率是国际单位制（SI）七个基本单位之一，对于科学技术进步和国家利益具有重要意义。
时间频率基准的建立和保持，直接关系到国家科技、经济、国防等领域的发展。
三、中国计量科学研究院在时间频率基准方面的研究1.建立我国原子时标中国计量科学研究院从20世纪70年代开始研究原子时，经过几十年的努力，成功建立了我国自己的原子时标——中国原子时（CAO）。
中国原子时具有国际一流水平，为我国时间频率基准的研究和应用奠定了基础。
2.建立光纤时间频率传递系统为满足远程时间频率同步需求，中国计量科学研究院成功研发了光纤时间频率传递系统。
该系统利用光纤作为传输介质，具有传输距离远、同步精度高等优点，为我国远程时间频率同步提供了重要技术手段。
3.开展卫星导航时间同步研究中国计量科学研究院积极参与卫星导航时间同步研究，为我国北斗导航系统提供高精度时间同步技术支持。
通过地面时间频率基准与卫星时间同步，实现了全球范围内的高精度时间同步。
4.国际合作与交流中国计量科学研究院积极开展国际合作与交流，与世界各国时间频率研究机构保持紧密合作关系，共同推动全球时间频率基准的进步。
四、总结中国计量科学研究院在时间频率基准领域的研究成果，为我国科技、经济、国防等领域的发展提供了有力保障。
计量证考试的题库
计量证考试的题库1 .什么是测量？答:测量是指以确定量值为目的的一组操作。
操作的最终目的是把可测的量与一个数值联系起来，使人们对物体、物质和自然现象的属性认识和掌握，达到从定性到定量的转化，增强对自然规律的确信性和科学性。
2 .什么是计量，计量的特点是什么？答：计量是实现单位统一、量值准确可靠的活动。
计量既是测量又不同于测量，它是与测量结果置信度有关的、与不确定度联系在一起的规范化的测量。
计量的特点可以概括为准确性、一致性、溯源性和法制性四个方面。
3 .什么是计量器具？答：计量器具是指单独地或连同辅助设备一起用以进行测量的器具。
在我国计量器具也是测量仪器的同义语。
其特点是：（1）可直接进行测量。
（2）可以单独地或连同辅助设备一起使用的一种技术工具或装置。
4 .什么是测量仪器的准确度？答：测量仪器的准确度是指测量仪器给出接近于真值的响应能力。
准确度是定性的概念，是用其他术语来定量表述这种接近于真值的能力的，如准确度等级、误差等。
5 .什么是测量标准？答：测量标准是指为了定义、实现、保存或复现量的单位或一个或多个量值,用作参考的实物量具、测量仪器、参考物质或测量系统。
如，标准电流表、标准氢电极、有证的血浆中可的松浓度的参考溶液。
6 .什么是实物量具？答：实物量具指使用时以固定形态复现或提供给定量的一个或多个已知值的器具。
实物量具的特性是能复现或提供某个量的已知量值。
7 .什么是测量系统？答：测量系统是指组装起来以进行特定测量的全套测量仪器和其他设备。
测量系统可以包含实物量具和化学试剂。
固定安装着的测量系统称为测量装备。
8 .什么是国家基准？答：国家基准是指经国家决定承认的测量标准，在一个国家内作为对有关量的其他测量标准定值的依据。
在我国，国家计量基准由国家计量行政部门组织建立和批准承认。
每一个国家计量基准均有一个相应的国家计量检定系统表。
9,什么是有证标准物质？答：有证标准物质是指附有证书的参考物质，其一种或多种特性值用建立了溯源性的程序确定，使之可溯源到准确复现的表示该特性值的测量单位，每一种出证的特性值都附有给定置信水平的不确定度。
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第二节 时间频率的基准
激光冷却铯原子喷泉钟
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第二节 时间频率的基准
激光冷却铯原子喷泉钟的工作过程
一．形成冷原子团 二．形成喷泉式运动 三．再次吸收微波的能量 四．铯原子跃迁 五．铯原子回到基态能级
如此反复多次，取每一次微波谐振腔中的共振频率的平 均值，可以得到一个确定频率的微波，使大部分铯原子 的能量状态发生相应改变。这个频率就是确定秒长的基 础频率
一 时间、频率的定义
时间是一个基本物理量，是七个基本单位之一 单位：S 频率描述的是在单位时间内某现象所重复的次数， 它是时间的导出量 单位是:Hz 二者关系：f=1/T
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第一节 时间频率的基本名称与概念
二 时标
1、世界时（UT） 2、历书时（ET） 3、原子时（AT）、国际原子时(TAI) 4、世界协调时（UTC）
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第四节 时间频率发展的现状
总述
时间频率作为一个重要 的基本物理量在国民经 济、国防建设和基础科学研究中起着重要作用， 世界各国都十分关注时间频率计量的发展和研究 并不断投入巨资研究开发相关技术，以求保持领 先地位。
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第四节 时间频率发展的现状
一 各国铯原子时间频率基ተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第二节 时间频率的基准铯原子钟（摘自）精思国计细量民生16
第二节 时间频率的基准铯原子钟（摘自）精思国计细量民生17
第二节 时间频率的基准
激光冷却铯原子喷泉钟
利用激光制冷的低温使得铯原子象喷泉一样“升降 ”而得名。 优点：信号的解析度比传统的铯原子钟高100倍以 上，也使铯原子成为目前准确度最高的时频基准 ，准确度可以达到 10甚15 至 1量0级16
我国共跨越5个时区，北京时间采用东八区区时
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第一节 时间频率的基本名称与概念
2、历书时
基于地球公转 历书秒：1s为1900年1月10日历书时12时起算的 回 归年的1/31556925.9747 缺点：测算复杂，使用不便
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第一节 时间频率的基本名称与概念
3、原子时（AT）、国际原子时（TAI）
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第三节 时间频率的传递和校准
三
兼 用 时
长 波
短 波
专 用 时
频
频
无 线 时
传
传
频
递
递
传
系 统
系 统
递
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第三节 时间频率的传递和校准
四 卫星时频传递
优点：覆盖面积广、受大气层和电离层干扰小、可 靠性高、与导航、通信、气象、电视广播等服务 兼容。 它是目前潜力最大，受重视程度最高的时频传递技 术
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第一节 时间频率的基本名称与概念
世界时的得到
1884年国际子午线会议决定，以通过英国格林威 治天文台的经线作为计算全球经度的起点(0°),每 隔15°定一条标准经线，在其两侧各7°30′的地区 （时区）内均采用标准经线处的地方时，称为该 地区的标准时（或区时），这样，全球一共分为 24个时区，相邻时区的标准时相差一小时，世界 各地的标准时，都归算到零时区的标准时（格林 威治平太阳时），称为世界时。
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第二节 时间频率的基准
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第二节 时间频率的基准
美国NIST的钙原子钟
第三节 时间频率的传递和校准
一 搬运钟
二 有线时频传递
缺点：花费高，并且服务范 优点：工作可靠、成本低廉
围有限，现在已经较少采 、可满足中等准确度时间
用。
用户的要求
准确度可达1ms
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第三节 时间频率的传递和校准
利用卫星进行时频传递的实现方法
利用卫星进行时间频率对比的方法可以分为“有源 ”和“无源”两类。 无源又可分为单向法和双向法 单向法准确度：10～～50μs 双向法分为两种： • 闭环两次转发 • 开环一次转发
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第三节 时间频率的传递和校准
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第四节 时间频率发展的现状
二 新一代时间频率基准研究状况
全光学原子钟 新一代的10-16——10-17量级的新型时频装置也正在被 不断的研究 （1） 激光冷却铷原子喷泉钟 （2） 微重力作用下的冷原子钟（空间钟）
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第四节 时间频率发展的现状
三 时间频率传递体系的发展动态
20世纪90年代以来，利用多颗卫星进行大面积、 无盲区的时间频率快速、准确传递成为了传递系 统的研究热点。 GPS导航系统 GLONASS导航系统 伽利略导航系统 我国的北斗导航系统
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4、协调世界时（UTC）
协调世界时由原子时和世界时结合而成。 出现原因：准确的时间间隔和不均匀的时刻之间的 矛盾 解决问题：闰秒
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第二节 时间频率的基准
自从1967年第13届国际剂量大会将时间间隔单位定 义为原子秒以来，已经先后研制成功了三代铯原子基准 装置，即：
磁选态热束型 光抽运热束型 激光冷却铯原子喷泉型
原子或者分子跃迁的时候辐射或吸收一定频率的电 磁波，这种电磁波的频率稳定性相当高，利用其 定义秒可使秒的准确度大大提高 国际原子时（TAI）的时间单位是原子秒。 国际原子时是以世界各国授权实验室所保持的原子 钟读数为依据，并经理论修正得1到01的5 。 铯原子钟的准确度已经达到了
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第一节 时间频率的基本名称与概念
三种基准的准确度均达到了10-15量级
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第二节 时间频率的基准
一、铯原子时间频率基准的工作原理
设法使原子或分子受到激励，使其产生能级跃迁就 能够得到其相应的稳定而又准确的频率。 由于铯-133 的能级十分稳定，利用铯-133 的某一 固定跃迁，可以制成国际标准计时器。 特点：高度的可靠性和可复制性。
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第二节 时间频率的基准
• • •
激
光
频磁
铯
光 冷 却 铯 原 子
抽 运 热 束 型 铯
率选 基态 准热
束 型 铯
原 子 基 准 装
喷
基
原
置
泉
准
子
钟
时
间
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第二节 时间频率的基准
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第二节 时间频率的基准
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第二节 时间频率的基准
法国、美国和德国一直在时间频率的研究领域处于领先地 位。 法国拥有最好的铯原子钟。 瑞士科学家研制出的铯原子钟准确度可达（1～3）×10-15 我国的“NIM4激光冷却—铯原子喷泉时间频率基准”准 确度可达5 ×10-15，获2006年度国家科技进步一等奖。表 明我国时间频率计量已经进入世界最先进水平的行列
《计量学基础》教学课件
第十一章 时间频率计量
时间的概念在物理学的发展中有着重要的地位， 它用于描述事件之间的顺序，并与空间概念一起用 于描述事件之间的存在状态。频率是时间的导出量， 它是周期运动复现的度量。
在当今科技发展的过程中，时间、频率的计量 变得越来越重要。
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第一节 时间频率的基本名称与概念
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第一节 时间频率的基本名称与概念
1、世界时
具有很高的稳定度和重复性的周期可以用来定义时 间单位，首先，人们选择了地球的自转周期，人 们把地球自转一圈的时间称为一个地球日，把全 年长短不一的地球日取平均值，得到一个平太阳 日。
世界时的秒定义:一S等于平太阳日的86400分之一
平太阳日的准确度只有“ 10”9