汞离子微波频标光学设计

汞离子微波频标利用汞灯进行抽运,可实现小型化,同时具备体积小、指标高的优势,未来可在卫星导航、深空探测和守时中得到广泛应用。为了提高抽运效率及降低噪底,需要进行汞灯光学设计,使抽运光通过四极阱中心与囚禁离子充分作用的同时减少与真空腔及四极杆的反射。首先提出遮挡光源法和非等比例放大法两种光学设计方法。然后介绍了两种设计方法的具体设计过程和设计结果,并比较了两种光学设计方法汞灯的能量利用率。最后利用非等比例放大法进行光路优化设计,并完成了物理系统信号探测实验。实验结果表明：采用该光学设计方案,汞离子光微波双共振跃迁信号幅度提高了20%以上。     

小型氢原子频标蓝宝石微波腔的仿真设计

基于理论计算和Ansoft HFSS软件仿真,设计并优化了氢频标小型蓝宝石微波腔的尺寸.通过计算机编程,分析了TE011模式下谐振频率、Q值随腔尺寸及填充介质(蓝宝石)厚度变化关系并画出曲线,得到了设计优化微波谐振腔的理论依据,这对于氢频标小型化工作具有指导意义.基于理论分析进行仿真优化,得到Q值较高、尺寸更小的微波腔.     

基于囚禁离子的微波频标研究进展

微波频标在卫星导航、精密计量、电力、通信等众多领域得到广泛应用,发挥了不可或缺的重要作用。近些年,国际上多家科研单位都在开展新型微波频标的研究,其中基于囚禁离子的微波频标具有高性能和小型化等优势,成为倍受关注的新一代微波频标。本文综述了离子阱微波频标的国内外研究现状,介绍了Penning阱和Paul阱两种常见离子阱的工作原理,以及¹⁹⁹Hg⁺,¹¹³Cd⁺,¹⁷¹Yb⁺等离子微波频标的研究动机、应用领域、技术方案和实现的技术指标。最后,本文对离子阱微波钟在守时钟、星载钟等方面的应用前景进行了展望。     

蓝宝石主动型氢原子频标

研制了采用蓝宝石加载微波腔的蓝宝石主动型氢原子频标,腔体外径18 cm,高度20 cm,重量约2.5 kg。由于微波腔体积的减小,整钟体积较传统大氢钟明显减小。经中国计量科学研究院测试,该蓝宝石主动型氢原子频标的技术指标为3.0×10-13@1 s、3.8×10-15@1 d,是目前国内体积最小的高指标、高可靠主动型氢原子频标,可在实验室、车载等环境下使用。     

关于离子阱频标

本文介绍了离子阱频标的原理、现状及前景，并给出了该频标与实验室型磁选态铯束频标，光抽运铯束频标及铯原子喷泉频标的性能比较。     

井下数据采集系统小型化设计

介绍了井下数据采集与传输系统的结构和工作原理，该系统采用先进的CPLD器件ISPLS15384和MCS5l单片机，解决了井下数据采集和传输系统的高精度、低功耗和小尺寸等关键问题。     

氢频标用小型蓝宝石加载微波腔研究

对文献报道的蓝宝石加载微波腔进行了性能分析, 并根据该分析结果设计了可以实际使用的蓝宝石贮存泡和微波腔. 通过实际测量,新型蓝宝石微波腔的Q值可达70 000, Q×η为39 200左右. 通过在腔内添加负温度系数晶体--钛酸锶(SiTiO3), 有效地将该腔体的温度系数从-56.3 kHz/℃减小到了-34.5 kHz/℃, 而微波腔的Q值始终保持在60 000以上.     

TV-Rb频标

1987年,我国中央电视台开始在电视信号中播发标准时间和标准频率[1],用户可以很方便地通过接收电视信号来获得标准时间和标准频率。我们利用中央电视台播发的彩色电视副载波443ＭＨｚ标准频率去锁定一台Ｒｂ原子频标(以下简称ＴＶＲｂ频标),获得了准确度、长期稳定度和短期稳定度均极佳的结果。近年来,社会上已有用中央电视台播发的彩色电视副载波去锁定晶振的产品出售,但由于从电视机取出的彩色电视副载波的短期稳定度不好,所以这类产品的短稳一般也不好,在1×10-9/ｓ左右。另外由于彩色副载波经常发生跳相,所以这类产品的输出也存在跳相,…     

新型二级频标驯服保持系统

提出了一种基于GPS的新型二级频标驯服保持系统。采用了将直接计数法和时间－幅度转换法相结合的一种高精度的短时间间隔测量方法,将该方法应用于GPS的1PPS信号和二级频标分频产生的1PPS信号之间的短时间间隔测量,秒级范围内可达到100ps测量分辨率。对时间间隔测量数据进行以消除相位抖动的Kalman滤波处理,经PID控制算法算出后的频率校正量,再通过高分辨率DAC和相应的信号调理电路去控制实现二级频标的精密驯服和保持。结果表明,利用该技术VCOCXO长期平均频率准确度驯服后可达到4．3×10－13,保持状态下可达到3．8×10－11。     

一种小型化铷原子频标腔泡系统及其频移特性

介绍一种新的小型铷频标腔泡系统的结构特点和频移特性。研究了腔牵引效应、微波功率频移、光频移和缓冲气体温度系数对铷频标输出频率的影响。结果表明,上述因素影响都在可以接受的范围内。此腔泡系统体积小、信噪比高、参数优化方便。利用此腔泡系统可以制成小型化、高性能的铷原子频标。     

FPGA在高性能数据采集系统中的应用

设计了以FPGA(现场可编程门阵列)为核心逻辑控制模块的高性能数据采集系统,该系统除了可完成24路最大采样频率为100kHz(精度16位)的模拟信号采集和8路宽范围频率信号采集,还具有较强的数字信号处理能力和一定的容错、自检功能。FPGA模块采用VHDL语言设计,在MAX PLUSII集成环境中进行软件设计和系统仿真,本文给出了FPGA主要功能模块的仿真图形。     

基于FT245BM的数据采集系统设计

针对某模型弹遥测系统数据的采集,提出了基于FT245BM的数据采集系统设计.该系统以FPGA为控制芯片,FT245BM为USB接口的收发控制芯片,实现了FPGA和上位机的数据通信,从而达到了数据的采集、上传和监测.     

火车车轮踏面缺陷多通道检测系统的研究

在高速列车运行过程中,车轮作为最主要的承载部件,极易出现踏面擦伤等缺陷测.本文介绍了安装在钢轨上的多通道在线式加速度传感器检测系统,该方法以Cyclone系列FPGA为核心控制模块,完成与后端DSP数字信号处理器间的通信,实现车轮踏面损伤的测量,并对现场采集到的数据进行处理分析.实验结果证明,本系统能够实现对多通道车轮...     

数字调频铯束频标中微波功率对频标准确度的影响

北京大学实验室实现了光抽运铯束频标数字微波调频及数字伺服锁定。频率秒级稳定度达到１１×１０－１１。实验中发现微波双频功率的不平衡对频标准确度影响很大。本文报告了实验结果，并给出了理论解释和计算。计算结果与实验数据符合得很好。     

标准表法现场流量校准装置数据采集器的研制

介绍了一种自行研制的标准表法现场流量校准装置的数据采集器,详细阐述了采集器的硬件组成、软件结构及实现的功能.该装置为流量现场校准提供了一种准确、可靠、便捷的校准工具.     

数据采集系统动态噪声的评价方法

通过使用模型化测量方法,成功地将动态噪声激励出来并与信号分离,从而为动态噪声及其统计特征的频率特性的评价打下了基础。关于动态噪声评价方法可行性的试验验证结果被同时给出     

数据采集系统的远程校准问题讨论

本文讨论了远程校准问题,提出了远程校准的核心是量值的远程无实物传递,而非仪器设备的远程传送的观点.将远程校准列为有别于实验室校准和现场校准的第三种校准模式.讨论了远程校准的三种实施途径：①借助于已经能够远程校准的量值;②使用精确的数学物理模型实现校准;③利用量子化自然基准,并在此基础上提出了数据采集系统的远程校准构想.     

电阻应变数据采集系统传递函数的评价

提出了电阻应变数据采集系统传递函数的一种辨识方法,给出了详细技术过程,包括:电阻应变阶跃激励源的构建与赋值,电阻应变阶跃信号波形的获取,应变放大器恒定时间延迟的测量估计,用等效采样方式获取电阻应变数据采集系统的阶跃响应序列,激励序列和响应序列的时序统一与合成,用一种特殊白化滤波器的最小二乘法进行电阻应变数据采集系统传递函数辨识等。在一组实验中的传递函数辨识应用,证明了该方法的有效性及可行性。该方法可用于电阻应变数据采集系统动态特性的计量校准,及其传递函数辨识。     

基于FPGA+DSP的USB高速数据采集系统设计与实现

为了满足高速数据采集系统的实时性、高速性和结构小型化要求,设计完成了基于FPGA+DSP+USB控制器架构的嵌入式数据采集与处理系统.利用FPGA实现多通道高速数据采集,利用DSP完成对已采集数据的处理.系统采用高速USB2.0控制器完成对数据的高速传输.实验表明,该系统采样速率最高可达10 MSPS,并具有较高的实时性与稳定性.