原子在谐振腔里是否发生谐振及谐振的质量如何，需通过检测手段予以确认，以便提取有用信号，实现用原子跃迁频率来控制原子频标的输出信号。NTP服务器原子谐振检测常用几种方法：原子检测，光检测，微波检测。

    原子检测，这种检测适合原子束类频标，经过非均匀强磁场选态原子束在谐振腔与外加电磁场相互作用，当符合谐振条件时产生谐振，高能态的原子回到低能态。检测器放置在适当位置，使其只能检测到低能态的原子。当微波信号的频率等于原子谐振频率时，跃迁概率较大，相应的检测器测到的信号强。若微波信号的频率偏离原子谐振频率，则检测到的信号变弱，甚至检测不到信号。

    光检测，光检测方法适用于光轴类频标，气泡中的原子在激励光的照射下产生光抽运，低能态的原子吸收光子抽运到高能态。如果原子全部被抽运到高能态。则抽运作用停止，原子不再吸收激励光，此时置于后方的检测器的信号强。当将微波信号馈入微波腔时，如果它的频率与原子谐振频率相同，则原子将发生谐振。已经抽运到高能态的原子又回到低能态，而这种原子又会吸收激励光使检测器收到的信号减弱。

    微波检测，微波检测是与微波信号与原子的相互作用的过程同时进行的。进入谐振腔的原子是已选态的原子，它与馈入微波腔的微波信号发生相互作用。当微波信号的频率与原子谐振相等时，若腔中原子处于高能态，则谐振使信号的能量减少，用微波接收机可探测腔中微波信号的能量的变化。