频率时间测量学习教案.pptx
上传人:王子****青蛙 上传时间:2024-09-13 格式:PPTX 页数:228 大小:6.4MB 金币:10 举报 版权申诉
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会计学“时间”在一般概念中有两种含义(hányì):一是指“时刻”,二是指“间隔”。“时刻”与“间隔”二者的测量方法不同。“间隔”回答某现象或事件持续多久,即两个时刻(shíkè)之间的间隔,例如Δt=t2-t1表示t1、t2这两个时刻(shíkè)之间的间隔,即矩形脉冲持续的时间长度。人们早期把地球自转一周所需要的时间定为一天,把它的1/86400定为1秒。近几十年来,出现了以原子秒为基础的时间标准,称为(chēnɡwéi)原子时标,简称为(chēnɡwéi)原子钟。在1967年第十三届国际计量大会上通过的秒的定义为:“秒是铯133原子(Cs133)基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的9192631770个周期所持续的时间。”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。我国陕西天文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,它能够保持三万年以上才有正负一秒的偏差(piānchā)。中央人民广播电台的北京报时声就是由陕西天文台授时给北京天文台,再通过中央人民广播电台播发的。因为“时间”具有流逝性,时间标准并不像米尺或砝码那样的标准。换言之,时间总是在改变着,不可能让其停留或保持住。用标准尺校准普通尺子时,可以作任意多次的测量,从而得到较高的测量准确度。在测量“时刻(shíkè)”时不能作任意多次的测量,当延长测量时间时,所要测量的“时刻(shíkè)”已经流逝成为“过去”了。2.频率的定义与标准自然界中周而复始重复出现的事物或事件等周期过程很多。周期过程重复出现一次所需要(xūyào)的时间称为它的周期,记为T。在数学中,把这类具有周期性的现象概括为一种函数关系来描述,即F(t)=F(t+mT)(5.1-1)式中,m为整实数,即m=0,±1,…;t为描述周期过程的时间变量;T为周期过程的周期。频率(pínlǜ)是单位时间内周期性过程重复、循环或振动的次数,记为f。联系周期与频率(pínlǜ)的定义,不难看出f与T之间有下述重要关系,即对于简谐振动、电磁振荡这类周期现象,可用更加明确的三角函数关系描述。设函数为电压函数,则可写为u(t)=Umsin(ωt+j)(5.1-3)式中,Um为电压的振幅;ω为角频率,ω=2πf;j为初相位。整个(zhěnggè)电磁频谱有各种各样的划分方式。表5.1-1给出了国际无线电咨询委员会规定的频段划分范围。在微波技术中,通常按波长划分为米、分米、厘米、毫米(háomǐ)、亚毫米(háomǐ)波。在无线电广播中,则划分为长、中、短三个波段。在电视中,把48.5~223MHz按每频道占据8MHz范围带宽划分为1~12频道。总之,频率的划分完全是根据各部门、各学科的需要来划分的。在电子测量技术中,常以100kHz为界,以下称低频测量,以上称高频测量。/常用的频率标准为晶体振荡石英钟,它使用在一般的电子设备与系统中。由于石英有很高的机械稳定性和热稳定性,它的振荡频率受外界因素的影响小,因而比较稳定,可以达到10-10的频率稳定度。石英振荡器结构简单,制造、维护、使用都较方便,其精确度能满足(mǎnzú)大多数电子设备的需要,所以已成为人们青睐的频率标准源。近代最准确的频率标准是原子频率标准,简称为原子频标。原子频标有许多种,其中铯束原子频标的稳定性、制造重复性较好,因而高标准的频率标准源大多采用铯束原子频标。原子频标的原理:原子处于一定的量子能级,当它从一个能级跃迁到另一个能级时,将辐射或吸收一定频率的电磁波,由于(yóuyú)原子本身结构及其运动具有永恒性,因此原子频标比天文频标和石英钟频标都稳定。铯-133原子两个能级(néngjí)之间的跃迁频率为9192.631770MHz,利用铯原子源射出的原子束在磁间隙中获得偏转,在谐振腔中激励起微波交变磁场,当其频率等于跃迁频率时,原子束穿过间隙,向检测器汇集,从而就获得了铯束原子频标。原子频标的准确度可达10-13,它广泛应用于航天飞行器的导航、监测、控制的频标源。时间(shíjiān)标准和频率标准具有同一性,可由时间(shíjiān)标准导出频率标准,也可由频率标准导出时间(shíjiān)标准。一般情况下不再区分时间(shíjiān)和频率标准,而统称为时频标准。3.标准时频的传递在当代实际生活、工作和科学研究中,一个群体或一个系统的各部件的同步运作或确定运作的先后次序(cìxù)都迫切需要一个统一的时频标准。例如我国铁路、航空、航海运行时刻表是由“北京时间”即我国铯原子时频标准来制定的,我国各省、各地区乃至每个单位、家庭、个人的“时频”都应统一在这一时频标准上。通常时频标准采用下述两类方法提