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

1、為了進(jìn)一步提高我國原子時(shí)水平，改善我國原子時(shí)標(biāo)的穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度，構(gòu)建了中國計(jì)量科學(xué)研究院新的原子時(shí)TA(NIM)系統(tǒng)。該系統(tǒng)以主動(dòng)型氫原子鐘為參考主鐘，由算法控制產(chǎn)生地方原子時(shí)尺度TA(NIM)，TA(NIM)的頻率直接受噴泉鐘駕馭。這個(gè)方案是目前實(shí)驗(yàn)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(gè)優(yōu)點(diǎn)：一、與UTC(NIST)相比，時(shí)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(zhǎng)期頻率準(zhǔn)確度與噴泉鐘保持一致，

2、達(dá)到10-15量級(jí)，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(shí)施并成功實(shí)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(shí)系統(tǒng)相比)的時(shí)頻標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。 本文主要研究了新的原子時(shí)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(jì)，最后通過對(duì)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(jì)方法和詳細(xì)過

3、程。本文內(nèi)容分如下五個(gè)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(shí))時(shí)頻的相關(guān)理論知識(shí)，包括其特征、指標(biāo)等概念。 第三、比較兩種守時(shí)系統(tǒng)，分析TA(NIM)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。首先，簡(jiǎn)要介紹了傳統(tǒng)的鐘組守時(shí)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(duì)大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合、補(bǔ)償算法，再通過串口對(duì)相位微躍器進(jìn)行實(shí)時(shí)循環(huán)控制，接著給出了算

4、法流程圖；最后，對(duì)鐘組守時(shí)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(shì)。 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(jì)了TA(NIM)系統(tǒng)軟件的五個(gè)主要功能模塊。包括串口控制模塊、手動(dòng)控制功能模塊，自動(dòng)控制功能模塊，實(shí)時(shí)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(jì)算得到原子時(shí)標(biāo)TA(NIM)的頻率穩(wěn)定度達(dá)到10-15量級(jí)，時(shí)間穩(wěn)定度優(yōu)