我國國家原子時TA(NIM)系統(tǒng)的構(gòu)建與實現(xiàn).pdf

1、為了進(jìn)一步提高我國原子時水平，改善我國原子時標(biāo)的穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度，構(gòu)建了中國計量科學(xué)研究院新的原子時TA(NIM)系統(tǒng)。該系統(tǒng)以主動型氫原子鐘為參考主鐘，由算法控制產(chǎn)生地方原子時尺度TA(NIM)，TA(NIM)的頻率直接受噴泉鐘駕馭。這個方案是目前實驗室條件下，產(chǎn)生TA的最優(yōu)技術(shù)方案。新的TA(NIM)系統(tǒng)有兩個優(yōu)點：一、與UTC(NIST)相比，時標(biāo)的日穩(wěn)定度低于1ns，目前極少數(shù)國家能達(dá)到此指標(biāo)；二、長期頻率準(zhǔn)確度與噴泉鐘保持一致，

2、達(dá)到10-15量級，與國際水平持平。 本課題首次將TA(NIM)系統(tǒng)技術(shù)方案付之實施并成功實現(xiàn)，完成了適用于我國鐘房現(xiàn)狀的TA(NIM)系統(tǒng)軟件，并最終產(chǎn)生了準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度更高(與鐘組守時系統(tǒng)相比)的時頻標(biāo)準(zhǔn)信號。 本文主要研究了新的原子時TA(NIM)系統(tǒng)的構(gòu)建方案，系統(tǒng)原理，系統(tǒng)硬件設(shè)備，軟件設(shè)計，最后通過對系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)的分析，證明了TA(NIM)系統(tǒng)的優(yōu)良效果。其中著重介紹了TA(NIM)系統(tǒng)的軟件設(shè)計方法和詳細(xì)過

3、程。本文內(nèi)容分如下五個部分進(jìn)行闡述： 第一、介紹了課題背景、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、課題的來源及意義。 第二、介紹了(原子時)時頻的相關(guān)理論知識，包括其特征、指標(biāo)等概念。 第三、比較兩種守時系統(tǒng)，分析TA(NIM)系統(tǒng)的優(yōu)勢。首先，簡要介紹了傳統(tǒng)的鐘組守時系統(tǒng)；其次，詳細(xì)研究了TA(NIM)系統(tǒng)的構(gòu)成、工作原理；然后介紹了算法，即對大量的實測數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合、補(bǔ)償算法，再通過串口對相位微躍器進(jìn)行實時循環(huán)控制，接著給出了算

4、法流程圖；最后，對鐘組守時系統(tǒng)和TA(NIM)系統(tǒng)進(jìn)行了比較，并突出了TA(NIM)系統(tǒng)的優(yōu)勢。 第四、在第三章研究了工作原理和算法流程圖的基礎(chǔ)上，詳細(xì)設(shè)計了TA(NIM)系統(tǒng)軟件的五個主要功能模塊。包括串口控制模塊、手動控制功能模塊，自動控制功能模塊，實時圖形和數(shù)據(jù)顯示模塊，數(shù)據(jù)處理模塊。 第五、分析了TA(NIM)輸出TA的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度。通過計算得到原子時標(biāo)TA(NIM)的頻率穩(wěn)定度達(dá)到10-15量級，時間穩(wěn)定度優(yōu)