随着现代社会的发展,在卫星导航、航空航天等科研探索领域对时间准确度和时间基准频率源的精度要求不断提高,这就要求对频率源分析和测量方法的精度也要与之同步提升。在时域使用频率稳定度来衡量频率源性能,并根据测量时间的长短将频率稳定度划分为瞬态、短期、长期频率稳定度,随着对频率稳定度的进一步研究,频率稳定度的表征逐渐由阿伦方差发展到修正阿伦方差、哈达玛方差等形式。频率源的测量方法由传统的模拟方式发展到数字方式,改善了模拟方式下线路分辨率有限、噪声单点过零检测敏感的不足,对于目前应用最广泛的数字双混时差法,其通过混频得到的被测量误差倍增,使实际测量频率降低,并不能获得毫秒量级以下的瞬态频率稳定度。目前在导航、雷达等领域,信号的远端相噪及瞬态稳定度是导航精确定位及雷达捕捉细节的重要因素,故发展响应时间短、分辨率高的时频测控技术是十分迫切的。本文提出了一种基于数字化线性比相的频率稳定度测量方法,针对数字化测量中模数转换器产生的量化误差,创新地采用了游动时钟采样结合边沿效应的方法,建立了一种优化选取采样点的方案,运用游动时钟采样模型控制被测信号采样点,保证采样点选取在被测正弦信号正向过零点附近线性区间内的某一跳变边沿,线性区间内的量化模糊区在单位时间内的步进量近似相等,抵消了部分采样误差,应用游动时钟采样原理提高测量精度,同时借助游动时钟扩展到整个被测正弦信号的线性段进行采样,通过边沿效应结合游动时钟采样,可抑制数字测量方式下的量化误差。本文建立了数字游动时钟相位比对测量方案,并且对测量方案中硬件电路和软件设计进行了详细介绍。在数字游动时钟相位比对测量平台上使用恒温晶振和铷原子钟完成了平台测试实验、自校实验及互比实验。实验数据分别用阿伦方差、修正阿伦方差、哈达玛方差进行瞬态、短期、长期频率稳定度表征。实验验证了采样时钟频率相对于被测信号的频率越高,所得到的有效线性区间越小,在该有效区间内的采样点测量精度越高。实验表明本测量系统可以得到自校方式下的瞬态频率稳定度10^-9/100μs、短期频率稳定度10^-12/1s及长期频率稳定度10^-14/100s,实现了从瞬态到长期全域频率稳定度的测量,借助游动时钟采样实现高精度时间与频率测量,为时频测控领域提供数字化相位比对的新思路。