本文研究了时频信号的数字化测量方法原理及硬件电路设计,描述分析了信号瞬时频率的概念及物理意义,介绍了EMD分析方法对信号进行分解原理,利用希尔伯特变换构建解析信号对信号的瞬时频率进行测量。本文重点介绍了基于TS201芯片的瞬时频率的测量平台设计,给出了方案整体设计及关键的电路设计。实现了平稳信号和非平稳信号的瞬时频率的实时测量,实际测试结果表明,系统能十分有效的捕捉单目标及多目标信号的瞬时频率。本文同时研究了基于多重相关法的频率及相位差的测量方法及仿真验证,利用正弦信号的特性,对被测信号进行多重循环相关运算,改善了信号的信噪比,提高了频率和相位的估计精度,并分析各个因素对本算法的影响。通过比较传统的方法和本文的算法,发现本文方法的相位差及频率估计精度远高于传统的方法,特别在信噪比极低的情况下具有较大的优势。在对传统数字化测量方法研究的基础上,本文又提出了一种基于时间轴的时频信号数字化分析的新方法,并给出了几个典型的应用,实验及理论分析表明这种方法比传统的方法有很大优势。