从时间是运动的数目，到时间是物质存在和运动的基本形式，时间都与物质运动有关。因此，要实现时间的测量，必须选择适当的物质运动过程作为测量的标准。
在原理上，任一连续运动过程或物理量，都可以表征成以时间t为自变量的函数：
如果这个过程的变化是可测的，我们就可以以它为标准进行时间测量。f（t）的最简单形式是线性函数，即：
式中，a和b为常数。
严格地说，在自然界中很难找到完全表现为线性函数形式的物理运动过程[4]。一般情况下，上述方程可以写为：
式中φ（t）是非线性运动部分，对于时间测量而言，要求φ（t）尽量小，在一定精度范围内可以忽略；或者φ（t）具有某种特定形式，可以在记录F变化中加以扣除。
上式通常被称为时间测量的基本方程。现在让我们先忽略φ（t）来考察它的意义。这时上式可写为：
显然，在t=0时，F=a，常数a表征运动的起始状态，它给出了测量系统的起点，或者说，它规定了时刻的起点，按照天文学术语，它规定了测量系统的历元（Epoch）[5]。
常数b=dF/dt，它表示F在单位时间内的变化，当规定以dt作为某种时间测量单位时，即令dt=1，则dF=b，这表明，在测量中只要精细地把F的变化记录下来，实际上就得到了时间间隔的测量单位。
人类在进行时间测量的过程中，按基本方程式选择物理运动过程时，总是选取某种周期性运动过程。事实上，迄今为止，人类用以测量时间的周期运动过程大体可以分为3类：(www.xing528.com)
（1）转动体的自由旋转。
例如地球自转运动。由此导出了应用广泛的、人类第一个科学时间计量系统——世界时（UT）。
（2）开普勒运动。
卫星体在引力作用下绕中心体的轨道运动。例如地球绕太阳的公转运动、月球绕地球的轨道运动，等等。由此导出了理论上均匀的历书时（ET）。
（3）谐波振荡运动。
绝大多数机械钟或电子钟的振荡运动都属于此类，包括原子在量子—机械系统中辐射或吸收电磁波的跃迁振荡运动。
第（1）和第（2）类周期运动是天文学时间概念和天文时间测量系统的基础。第（3）类谐波振荡运动产生了一般意义上所说的各种时钟，其中原子钟最为精确，它使我们得到了原子时间测量标准。
在现代时间测量中，无论采用哪种运动作为标准来建立时间测量系统，均匀性都是一个最重要的技术指标。所谓均匀性，就是指时间尺度上各“刻度”间的时间间隔要尽可能地保持相等。当然，均匀性同其他任何物理参数一样，不可能是绝对的，它总是针对一定的精度要求而言的。在时间测量中，人们总是根据一定历史阶段内科学技术所能达到的最好水平，选择不同的物质运动过程，建立尽可能均匀的时间测量系统。这就是时间测量史上，测量标准发生更迭的原因。
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