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

1、為了進一步提高我國原子時水平，改善我國原子時標的穩(wěn)定度和準確度，構建了中國計量科學研究院新的原子時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，產生TA的最優(yōu)技術方案。新的TA(NIM)系統(tǒng)有兩個優(yōu)點：一、與UTC(NIST)相比，時標的日穩(wěn)定度低于1ns，目前極少數(shù)國家能達到此指標；二、長期頻率準確度與噴泉鐘保持一致，

2、達到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，并最終產生了準確度和穩(wěn)定度更高(與鐘組守時系統(tǒng)相比)的時頻標準信號。 本文主要研究了新的原子時TA(NIM)系統(tǒng)的構建方案，系統(tǒng)原理，系統(tǒng)硬件設備，軟件設計，最后通過對系統(tǒng)關鍵參數(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)的軟件設計方法和詳細過

3、程。本文內容分如下五個部分進行闡述： 第一、介紹了課題背景、國內外研究現(xiàn)狀、課題的來源及意義。 第二、介紹了(原子時)時頻的相關理論知識，包括其特征、指標等概念。 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，詳細研究了TA(NIM)系統(tǒng)的構成、工作原理；然后介紹了算法，即對大量的實測數(shù)據(jù)進行線性擬合、補償算法，再通過串口對相位微躍器進行實時循環(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上，詳細設計了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的準確度和穩(wěn)定度。通過計算得到原子時標TA(NIM)的頻率穩(wěn)定度達到10-15量級，時間穩(wěn)定度優(yōu)