基于FPGA的北斗驯服铷原子频标装置的研制

为了提高铷原子钟频率的准确度和稳定度,设计了基于FPGA技术的多路输出北斗驯服铷原子频标装置。装置采用粗测和细测的时间间隔测量方法实现铷原子频率的驯服和时间跟踪与同步。采用模块化设计和编程,提高了装置的通用性和可移植性。以铯原子钟时间频率为参照,利用该装置对铷原子钟驯服前后的数据进行多次比对测试,结果表明其频率的相对准确度达到了1.5×10^-13,相对稳定度达到6.97×10^-13,与驯服之前相比,铷原子钟频率的准确度和稳定度均得到大幅提高和改善。     

应用于相干布居囚禁原子钟的低相位噪声微波频率综合器

相干布居囚禁(CPT)原子钟作为微波原子钟的一种类型,由于不需要微波谐振腔即可实现微波探询,可极大降低体积和功耗,从而实现芯片级、低功耗的原子钟。CPT原子钟性能指标的主要限制因素之一是微波综合器的相位噪声,为了提升CPT原子钟的性能,研制了一种应用于CPT原子钟的低相位噪声频率综合器。实验结果表明,频率综合器在200Hz处的绝对相位噪声为108dBc/Hz。微波综合器由于Dick效应对原子钟频率稳定度的限制为8.2×10^-14,可以完全满足CPT原子钟的性能指标要求。此频率综合器也可更广泛地用于其它高性能微波原子精密测量系统以及计量标准器。     

飞秒激光器脉冲重复频率的锁定技术研究

介绍了光纤飞秒激光器脉冲重复频率锁定技术的应用背景及其原理,并设计了一套可快速实现重频锁定的实验装置,最终将激光器的脉冲重复频率锁定到铷原子钟上,使飞秒激光器的脉冲重复频率获得和原子钟同样的稳定度;通过计数器采集锁定后激光器的脉冲重复频率数据,使用Allan方差给出了稳定度评价,对激光器脉冲重复频率锁定前后的稳定度进行了对比。实验证明,自主设计的实验装置可以实现锁定功能,具有很好的实用价值。     

新一代时间频率基准--激光冷却、操控的铯原子喷泉钟

20世纪50年代发明原子钟以来．原子钟获得愈来愈广泛的工业应用．重要性也愈来愈显著．特别在导航和信息领域。今天知名度很高的“GPS”(导航星全球定位系统)，其控制核心便是原子钟。没有原子钟，远距离定位到几十米、几米、乃至几厘米。根本无法想象；现在的宽带网络，也要用原子钟作为频率时间标准支撑，网络     

芯片级原子钟的研究进展

芯片级原子钟是一种小型、低功耗、高精度的时间频率设备,与微惯性测量组合和卫星导航技术相结合,形成微型导航定位授时单元,可广泛应用于国民经济、军事领域和国家安全等方面。本文介绍了国内外芯片级原子钟的研究进展及现状,阐述了芯片级原子钟研制的难点及需要突破的关键技术,包括微型原子气室制备技术、微机电系统集成技术和芯片级光学频率梳技术等,最后对芯片级原子钟的发展趋势进行了展望。     

远程时间传递与溯源方法、装置及体系

为解决法定时间量值的远程传递问题,填补可溯源的时间标准及时间计量器具的空白,研究了远程时间溯源方法,参考原子时标国家计量基准(UTC(NIM)),利用GNSS时间频率传递方法,通过驯服铷原子钟、铯原子钟和氢原子钟,研制了远程时间溯源装置NIMDO,基于装置初步构建了远程时间溯源体系。通过多种实验验证,装置在远程端实现了一个高性能的时标,实时与UTC(NIM)驯服同步,相当于在远程端以一定的时间和频率偏差复现了UTC(NIM),超过90%的时间NIMDO与UTC(NIM)的时间偏差优于±10 ns、频率偏差优于±1×10-13,在87%以上的情况时间偏差保持在±5 ns内。     

高性能铷原子钟频率长期特性参量估值算法研究

针对时间同步设备中广泛使用的铷原子钟长期特性参量估值问题,提出了一种三维状态参量实时估值模型,通过对真空及常压下连续运行两个月以上铷原子钟输出频率的连续监测,将哈德玛方差进行最小二乘非线性拟合,提取铷原子钟状态估值模型噪声参数,得到铷原子钟状态参量估值。结果表明,利用该状态估值模型对铷原子钟频率漂移率进行估值,与目前国内检定规范中通用的最小二乘估值模型相比,估值误差明显减小,更反映铷原子钟频率漂移率的实时变化情况。     

新型国产氢原子钟的设计改进及其在守时中的初步应用

氢原子钟是一种稳定的频率标准,环境温度变化及微波谐振腔的老化比较容易引起其输出频率的变化,从而导致钟的长期性能变差.上海天文台针对这些年来许多氢钟出现的相关的问题,结合国外氢钟实验室的经验,对谐振腔自动调谐器、温度控制的设计进行了改进以改善氢原子钟的长期性能.描述了为国家授时中心守时系统所研制的氢原子钟的技术改造特点与所达到的性能指标及在守时中的应用结果.     

合格判定在时间频率计量校准领域应用研究

为避免时间频率校准工作中对被校准设备合格判定产生错误判定,通过对频率偏差参数合格判定方法的研究,针对晶振老化或原子钟频率漂移、频率复现性及测量不确定度对测量结果影响,建立3种合格判定典型数学模型,分析造成错误判定的原因并提出解决思路;采用高稳晶振、铷原子钟等典型仪器进行试验验证和数据分析。实验表明:归纳总结出的3种方法能够在实际工作中得到运用,避免产生错误判定,为时间频率计量校准工作中合格判定提供解决思路和指导方法,具有较强的指导性和应用价值。     

一种原子钟组加权的优化策略

原子钟组集成技术广泛应用于计时系统中,以保持原子时标的准确性、稳定性和连续性。相同环境下的原子钟之间可能存在一定的相关性,这在一定程度上限制了原子时标性能。从原子钟组与其协方差矩阵的相关性出发,考察了相同环境因素对原子钟频率特性的影响,基于正则化理论设计了一种原子钟组加权方法。将该方法应用于中国计量科学研究院铯钟组,实验表明有效降低了原子钟组的输出频率不稳定性。     

基于卫星共视原子钟驯服法的远程时间溯源技术研究

通过建立卫星共视原子钟驯服装置,将本地原子时与国家时间频率基准参考站进行共视比对,实现了铷原子钟的驯服标准差2.19 ns,时间偏差稳定度(1天)小于1×10~(-9),相对频率偏差-8.42×10~(-17),频率稳定度(1天)小于2×10~(-14);铯原子钟的驯服标准差1.5 ns,时间偏差稳定度(1天)小于1×10~(-9),相对频率偏差7.03×10~(-17),频率稳定度(1天)小于1×10~(-14)。本地原子时得到有效的溯源,为完善时间标准的检定系统表提供了技术验证。     

世界上最准的钟—原子钟

随着科学技术的进步，人类应用量子跃过这一物理效应，将某种物质的原子在特定能级之间跃迁时辐射的电磁波频率作为标准频率，并用频率导出时间，由此制成“原子钟”。原子钟是目前世界上最准的钟．它的准确度主要取决于微粒子的内部构造和运动，因其构造和运动的频率均极为稳定，所以具有相当高的准确度中国计量科学研究院的原子时计量基准达到了15万年误差1秒，陕西天文台的原子钟可以达到30万年误差1秒，和国际上相比均济身于世界先进行列。因此人们采用原子时做为时间的标准是理所当然的＿原子钟以其极为优异的稳定性和超群的准确度独占…     

关于便携式岩心磨片装置的研究

该文主要从便携式岩心磨片装置概况及应用优势的角度出发,阐述了便携式岩心磨片装置应用目的和具体的应用优势,从而了解便携式岩心磨片装置应用的基本特点,同时说明了便携式岩心磨片装置结构及特征,论述了便携式岩心磨片装置具体实施方式,并对便携式岩心磨片装置零部件应用及尺寸大小进行分析,最后对整个实施进行讨论和探究,从而为便携式岩心磨片装置研究提供参考。     

环境温度对氢原子钟性能的影响

本文探讨了被动型氢原子钟在宽温度环境下的频率特性,为小型、易搬运、高可靠、环境适应性强、高性能氢原子钟的研制提供了参考.将被动性氢原子钟置于温箱,测量其在不同温度下的开机特性、频率稳定度、频率准确度等参量.本文在10℃~35℃的宽温度范围内进行测试分析,研究了环境温度对氢原子钟开机特性、频率准确度及频率稳定度的影响.对于被动型氢原子钟在恶劣环境下的研制和应用提供可靠的依据和参考,也可为研究其它类型原子钟受温度的影响提供借鉴.     

NIST下一代芯片级原子钟研究进展

如图1所示,NIST(美国国家标准与技术研究院)下一代微型原子钟的核心是一个芯片上的气室(以高"光学"频率"滴嗒"振动),显示在一颗咖啡豆旁。玻璃气室(芯片中的方形窗口)中含有铷原子,其跃迁提供时钟的滴嗒。整个时钟由三个微晶片组成,外加辅助电子和光学元件。一、核心组件如图1所示,NIST的物理学家和他们的合作伙伴展示了一种实验型的下一代原子钟,这种原子钟以高"光学"频率"滴嗒",比通常的原子钟要小得多,由三个小芯片加上支持电子和光学的芯片组成。     

一种高效便携式火车顶门装置研究

由于火车车皮门老化严重变形,导致车门销子打不动,造成车门很难被打开。因此,研究设计一种协助人工打开车门的辅助工具,即便携式火车顶门装置,具有十分重要的意义。文章介绍了一种高效便携式火车顶门装置的实用新型发明,本实用新型便携式火车顶门装置结构简单、设计合理,整个操作过程方便、快捷,可以轻松将老化变形的车门打开,而且整个装置结构紧凑,重量较轻,来回携带方便,可靠性好,应用范围更广泛,非常适于推广实施。     

NPL:用光频梳测量光学原子钟的频率

<正>英国国家物理实验室(NPL)的研究人员证明了两种不同类型的飞秒光频梳之间具有高度一致性,飞秒光频梳是用来测量新一代原子钟频率的仪器。NPL的基准钟是一台铯原子喷泉钟,复现现在的利用铯原子定义的SI单位"秒"。但是,现在科学家研究的光钟的计时准确度比现有最好的铯原子钟的准确度都高,光学原子钟利用的是激光冷却的离子和原子。计时准确度的提高说明未来科学家会利用光学频率重新定义秒。但是作为基础,要先比较多种类型的     

一种原子钟频率稳定度的估计方法

为了更合理地评估处于相同实验条件下原子钟的绝对频率稳定度,以理论视角分析了算法模型及求解过程,研究了噪声相关条件下绝对频率稳定度的估计方法。用3台原子钟仿真数据对该方法进行了评定,假设噪声独立条件下随着噪声相关性的增强测试结果不断偏离频率稳定度真值;考虑噪声相关条件下测试结果与频率稳定度真值相对误差不超过1.7%。该方法被进一步应用到中国计量科学研究院实验室4台铯原子钟,360天实际测量数据验证了其有效性。     

铯束管可重复使用的高性能小型铯原子钟

商品型铯原子钟是守时授时的时间频率标准。本文从工作原理、结构特点和主要特性几方面,介绍了HVC-1商品型铯原子钟。     

地面铷原子钟稳定性和一致性研究

研究了铷原子钟的稳定性和一致性。重点对稳定度的不同表示方法进行了比较,对同一铷原子钟不同寿命时期的稳定性、同一类型多个铷原子钟的稳定性进行了比较,研究了断续工作铷原子钟的频率稳定性、漂移率和一致性。