Die Messung von Frequenz und Zeit

Zusammenfassung

In der modernen Meßtechnik werden in zunehmendem Maße die Zeit und Frequenz als informationstragende Parameter genutzt. Einer der Hauptvorzüge dieser Codierungsart liegt in der sehr hohen Genauigkeit, mit der Zeitintervalle und Frequenzen gemessen werden können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß sich die im allgemeinen in analoger Form vorliegenden Meßsignale auf einfache Weise mit Hilfe von Zählerschaltungen digitalisieren lassen. Zeit- und Frequenzmessungen sind eng miteinander verknüpft, da beide mit Hilfe von Zählern durchgeführt werden. Man kann erreichen, daß der Meßfehler bei der Zeit- bzw. Frequenzmessung im wesentlichen auf die Ungenauigkeit der eingesetzten Zeitbasis beschränkt bleibt, deren Genauigkeit wiederum von dem dort verwendeten frequenzbestimmenden Element definiert wird. Dieses Frequenznormal basiert standardmäßig auf einem Schwingquarz, der zur Erhöhung der Genauigkeit temperaturstabilisiert betrieben werden kann. Selbst mit einfachen nicht temperaturstabilisierten Uhrenquarzen sind relative Frequenzfehler von weniger als 10⁻⁵ möglich. Durch geeignete Temperaturregelungen lassen sich die relativen Fehler bezüglich der Temperaturdrift sogar noch um drei bis vier Größenordnungen reduzieren. Präzisionsfrequenzzähler hingegen enthalten Rubidium-Elemente, die Genauigkeiten im Bereich 10⁻¹⁰ bis 10⁻¹¹ ermöglichen. In speziell eingerichteten Laboratorien, wie z. B. der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig, werden bei der Zeitmessung sogar Genauigkeiten von 5 · 10⁻¹⁵ erzielt [16].