发明名称 喷泉钟频率偏移不确定度的自比对评估方法
摘要 一种喷泉钟频率偏移不确定度的自比对评估方法,通过改变引起喷泉钟频移的物理量,使喷泉钟交叉工作在参量改变前和参量改变后两种工作状态,分别采集鉴频信号,通过数据处理,实现喷泉钟自比对法不确定度评估。本发明无需外部参考钟及比相仪,避免了由于参考钟遇到故障对评估工作造成影响的风险,消除了传统比对法中由外部参考钟自身频率漂移对喷泉钟的影响,提高了频移不确定度的评估精度。
申请公布号 CN103199860A 申请公布日期 2013.07.10
申请号 CN201310065028.9 申请日期 2013.03.01
申请人 中国科学院上海光学精密机械研究所 发明人 董日昌;魏荣;杜远博;王育竹
分类号 H03L7/26(2006.01)I 主分类号 H03L7/26(2006.01)I
代理机构 上海新天专利代理有限公司 31213 代理人 张泽纯
主权项 一种喷泉钟频率偏移不确定度的自比对评估方法,其特征在于该方法包括以下步骤:①开启喷泉原子钟(1d)获得标准频率信号输出;②喷泉原子钟标准运行(2d):通过数字功率衰减器调节微波功率,使微波腔(4b)输入的微波脉冲为π/2脉冲,在该π/2微波脉冲条件下,有铷源(8b)上抛的铷87原子经过冷却区(7b)、选态区(6b)、探测区(5b)进入微波腔(4b)第一次与π/2微波脉冲作用,然后自由上抛飞行下落,又进入微波腔(4b),第二次与π/2微波脉冲作用,在探测区(5b)得到探测原子能级布局数,根据能级布局数与原子跃迁几率的关系,及输入微波频率与跃迁几率的关系给出误差信号Δν1(10d),通过伺服反馈环路锁定参考晶振,一个喷泉原子钟标准运行(2d)过程持续时间为3.5s;③喷泉原子钟参量改变运行(3d):喷泉钟标准运行(2d)过程结束后,通过数字功率衰减器调节微波功率,使微波腔(4b)输入的微波脉冲为3π/2脉冲,铷源(8b)上抛的铷87原子经过冷却区(7b)、选态区(6b)、探测区(5b),在所述的微波腔(4b)第一次与3π/2微波脉冲作用,然后经自由上抛飞行下落,在微波腔(4b)第二次与3π/2微波脉冲作用,在探测区(5b)得到探测原子能级布局数,根据能级布局数与原子跃迁几率的关系,及输入微波频率与跃迁几率的关系给出误差信号Δν’1(11d),记录该误差信号,注意此过程误差信号Δν’1(11d)不反馈给原子钟参考晶振,一个喷泉原子钟参量改变运行(3d)过程持续时间也为3.5s;④重复上述步骤②③共n-1次,喷泉原子钟交替工作在标准运行(2d)和参量改变运行(3d),得到一组标准运行(2d)误差信号Δν1,Δν2......Δνn和一组参量改变运行误差信号数据Δν’1,Δν’2......Δν’n;⑤求参量改变运行过程误差信号的时间平均频率偏移:<Δ’ν>=(Δν’1+Δν’2+......+Δν’n)/3.5n;⑥对参量改变运行(3d)过程误差信号Δν’1,Δν’2......Δν’n按下列公式作阿兰方差分析: <mrow> <msubsup> <mi>&sigma;</mi> <mi>y</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <msup> <mrow> <mn>2</mn> <mi>&tau;</mi> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mfrac> <msubsup> <mi>&Sigma;</mi> <mn>1</mn> <mrow> <mi>N</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msubsup> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>y</mi> <mrow> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>y</mi> <mi>k</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>,</mo> </mrow>其中yk=Δv’k,N=n,τ表示误差信号间隔时间,绘制阿兰标准差σy随时间的变化曲线,获得频移不确定度置信区间σy,该σy即是衡量频移不确定度评估精度。
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