铷钟检定规程

铷原子频率标准检定规程

一、概述

铷频标是一种被动型原子频标，是利用铷同位素Rb87原子基态超精细结构中（O－O）能级间跃迁微波谱线的中心频率6834.68…MHz，去锁定控制晶体振荡器频率，从而输出准确稳定的标准频率。它属于频率准确度需要定期校准的二级标准频率源，广泛应用于工程、科研及计量等领域。

二、技术要求

1输出频率：1MHz,5MHz,10(或0.1)MHz；

2频率漂移率

2.1日漂移率Dd：1×10-11~6×10-13

3.2月漂移率Dm：1×10-10~1×10-11

4时域频率稳定度δy(t)如表1

取样时间tδy(t)

1s5×10-11~5×10-12

10s2×10-12~2×10-12

100s5×10-12~5×10-13

1d1×10-11~1×10-12

表1

5频域频率稳定度ψ(f)如表2

傅里叶频率ψ(f)/(dBc·Hz)

100-70~-90

101-100~-120

102-110~-125

103-125~-140

表2

6频率复现性R：(5~2)×10-11

7开机特性V：开机t a小时后，优于5×10-11；t a及进入稳定的工作时间t w按产品说明书规定8谐波及非谐波分量

8.1谐波分量：-(20~40)dBc;

8.2非谐波分量：-(50~70)dBc;

9频率准确度A：2×10-10~5×10-11

注：检定时以被检铷频标产品说明书为准。

三、检定条件

10环境条件

10.1环境温度：可在(18~15)℃范围内任选一点，在检定过程中铷频标周围的环境温度的变化

不超过±1℃；

10.2相对湿度：小于80%；

10.3电源电压：220（1±5%）V；50（1±5%）Hz；

10.4负载：在检定过程中，负载应固定不变。

11检定用标准仪器及测量设备

11.1频率漂移率及频率准确度的参考源，其指标应比被检铷频标相应指标至少高一个数量级；

11.2时域频率稳定度参考源，其指标应比被检铷频标相应指标至少好3倍；

11.3频域频率稳定度参考源，其单边带相位噪声应比被检铷频标相应指标至少低10dB,其频率

应能压控；

11.4频率漂移率及准确度的测量设备，其测量误差至少应比被检铷频标相应指标小一个数量

级；

11.5时域频率稳定度测量设备，其测量误差至少应小于被检铷频标频率稳定度的三分之一，测

量设备的测量带宽应大于取样时间倒数的5倍；

11.6频域频率稳定度测量设备，其单边带相位噪声应比被检铷频标的相应指标至少低10dB。

四、检定项目和检定方法

(一)外观及工作正常性12

被检铷频标不应有影响正常工作的机械损伤，各种开关、按键灵活可靠，各种标志清晰完整；13

接通电源后，铷频标频率应在规定时间内锁定，各工作指示应正常。

(二)开机特性14

开机特性V 是指铷频标从开机一段时间t a 时的频率f ta 与达到稳定时t w 的频率f tw 之间的相对频差，按式（1

）计算：

15频差倍增法

15.1将被检铷频标和参照频标的输出信号分别与频差倍增器相应输入端连接，频差倍增器的输出与通用计数器输入端相连，如图1

图1

15.1

用通用计数器先后测出频差倍增器输出频率f mta 及f mtw ,取样时间t ≥100s,按式（2）

计算。

(三)漂移率16

铷频率标在连续运行过程中，频率值随时间的单方面变化称为漂移，其中一阶漂移曲线的斜率称为漂移率。若单位时间为日，称日漂移率；为月，称月漂移率。

17日漂移率Dd 用最小二乘法按式（3）或式（3’

）计算。

t ——取样时间，t =1d =86400s;n ——取样个数；ti ——

取样时序；

式中：T △i ——与第i 天相对应的t

时间内测得的时刻差或相位差的变化量；

18相比法

18.1将被检铷频标和参考频标的输出信号分别加到比相器相应输入端，比相器输出电压（或电

流）的变化就代表两比对信号之间相位差的变化，用记录仪记录，如图2。

图2

18.2铷频标经预热1天后开始测量，每天在同一时刻记录比相仪的相位差数T △i ；连续测量

15天，按式（3’）计算。也可将相位差T △i 换算成频率相对值y i (t)=△T i /t 按式（3）计算。

19时差法

19.1将被检铷频标和参考频标的输出信号分别加到两台分频钟的输入端，经分频钟分频后产生

的秒脉冲信号分别作为通用计数器的开门信号和关门信号，如图3

图3

19.2铷频标经预热1天后开始测量，每天在同一时刻用通用计数器测出两个秒脉冲之间的时刻

差T i ，连续测量15天，得16个值，计算出相邻两天时刻差的变化量T △i =T i+1-T i 按式（3’）计算。或换算成频率相对值y i (t),按式（3）计算。20

从访谈看我国原子钟研制水平

从访谈看我国原子钟研制水平弄虚作假，夸大其词——真TM恶心！编者按：十年前，国家为落实“科教兴国“的伟大战略，启动了在中国教育和科学发展史上具有开创性意义的“211工程”。工程的实施，在学科建设、人才培养、科技创新等方面为北京大学这样一所百年名校的发展，提供了重要的物质支持和精神支撑。在短短的十年左右的时间中，全体师生团结进取，开拓创新，以奋发向上的精神面貌和丰硕的学术科研成果，为中华民族的进步不断作出着新的贡献。我们将陆续推出——回眸北大“211工程”的系列报道，让大家在了解和思考中，进一步增强建设世界一流大学的豪情壮志，在新阶段的历史征程中，不负国家和人民的期望，书写更加辉煌的篇章。 2006年4 月17，18号北京大学将接受“211”工程二期项目的验收。“构建新一代原子钟研究平台”正是“211工程”中重要的一个项目。在迎接验收前夕，记者特地采访了该项目的带头人、北京大学信息科学技术学院副院长、博士生导师、量子电子学研究所所长、教育部量子信息与测量实验室主任陈徐宗教授。记者：陈教授您好！首先非常感谢您在百忙中接受我的采访！您知道再过10天我们北京大学就要接受“211”工程二期项目的验收，您可以谈一下在过去几年中我们这个项目获得“211”工程资助的资金数额以及在这些资金的资助下推动了哪些研究项目，进展如何呢？陈教授（以下简称陈）：好的，我也正想利用这个机会向大家汇报一下。在过去几年中我们这个项目获得了“211工程”二期资金300百万，利用这批资金我们主要做了三件事：第一，研制成功我国（也是世界上）第一个长期连续运转的光轴运铯原子钟（至今已连续运转2年多），长期稳定度达:10-10,准确度到达10-11打破了美国等的禁运，满足国内地面高精度小型化原子钟的需求；第二，研制出高性能的铷原子钟，使铷原子钟稳定度从目前的1×10-13/日提高到2－3×10－14/日的国际先进水平，该原子钟已被选为我国二代卫星导航系统的核心部分；第三，我们建立了新型原子钟的基础研究平台，该平台可以开展以超冷原子与超高精度光学梳状发生器为基础的新型原子钟研究，取得的成果为：（1）实现了玻色—爱因斯坦凝聚，获得了中国稳定最低的物质材料，温度为50纳开尔文，而绝对零度是0开尔文,我们知道绝对零度是无法实现只能靠近。（2）实现了多种原子激光(包括：脉冲原子激光、连续原子激光、准联系原子激光、磁场加速原子激光等)。国际上共有43个实验室获得了玻色—爱因斯坦凝聚，其中只有8个获得了脉冲原子激光，我们北大量子电子实验室就是其中之一。而连续原子激光世界上只有2个实验室获得，一个是2005年诺贝尔物理学奖获得者德国慕尼黑大学教授、马克斯普朗克-l量子光学研究所所长Theodor.W.Hansch教授领导的小组，另一个就是我们北大的实验室。（3）建立了高精度飞秒锁相光梳与半导体激光频率标准测量系统。利用此平台，我们获得了国际973项目：“超冷原子光晶格微波原子钟”、“主动式钙原子光钟”、“主动式钙原子光钟”与国家自然科学重大基金项目“光学频率向微波频率精密传递”等项目的支持。记者：听了陈教授的介绍，真是欢欣鼓舞！陈教授，我对您刚才提到的一些比较专业的术语比如玻色—爱因斯坦凝聚、一些数据的实际概念都不是完全了解。另外我也想问一下原子钟的工作原理。陈：首先玻色—爱因斯坦凝聚是爱因斯坦在70年前提出的，我们知道在常温下原子是很活跃的，很难控制，而到达一定低温后所有的原子会表现出同一个状态形成一种“凝聚”。打个不恰当的比方——本来操场上有很多穿着各种衣服在锻炼的同学，他们打球、踢球、跑步等等，而现在让他们都穿上统一服装做广播体操，并且假设每个人都是一模一样的。而玻色—爱因斯坦凝聚状态下的原子就类似这个情形。至于上面所说的一些数据，10－12也就是说原子钟30万年差一秒，我们现在研制成功的10－15也就是说3000万年差一秒。而天稳定度我们这样说吧，卫星在运转过程会出现偏差，每天都要调整，如果卫星携带的原子钟天稳定度高，那么调整幅度就比较小，调整起来就比较方便。至于原子钟的工作原理嘛，我们知道电子在原子内进

用于GNSS的SpT星载原子钟及时间系统介绍

第36卷第10期2011年10月武汉大学学报信息科学版 Geo matics and Informat ion Science of W uhan U niver sity Vo l.36N o.10 Oct.2011 收稿日期:2011-09-12。文章编号:1671-8860(2011)10-1177-05文献标志码:A 用于GNSS 的SpT 星载原子钟及时间系统介绍王庆华1 Droz Fabien 1 Rochat Pascal 1 (1 S pectraT ime 公司,Vauseyon 29,瑞士纳沙泰尔,2000,瑞士) 摘要:研究了空间铷钟和被动型氢钟的地面批量和寿命试验测试结果,以及卫星在轨试验所达到的最新性能结果。基于这些星载钟的试验结果,对全球卫星导航系统的地面时间站的关键设备及其相关算法作了简要描述,并介绍了一种新颖的在轨技术,即从星载原子钟组(ON CLE)直接产生高度稳健的时间频率信号。关键词:星载原子钟;卫星导航系统;氢钟;铷钟;时间系统中图法分类号:P228.42 准确及高稳定度的宇航级原子钟是精密卫星导航系统中的关键设备,现有的美国全球定位系统(GPS )和俄罗斯全球导航卫星系统(GLONASS),以及即将到来的中国北斗卫星导航系统、欧洲伽利略卫星导航系统、印度区域性卫星导航系统(IRNSS )和日本准天顶卫星系统(QZSS)都装载着不同类型的原子钟。宇航级原子钟必须满足从发射到多年自动运行条件下的严格要求:确保在整个项目寿命期间满意可靠的工作性能,满足对其质量、体积及功耗的限制,经受发射环境(如冲击、加速度、振动)和工作环境(真空、热循环、电磁干扰和电磁兼容、辐射、磁场及其他空间危害)的能力。不同航天任务对空间原子钟类型的选择是通过对可靠性、质量、性能及价格等诸多因素综合权衡后的结果。表1列出了各导航系统中应用的不同类型的星载原子钟,其中伽利略星载钟的选择考虑到可靠性(技术多样性)和12a 伽利略任务的寿命要求,采用了双钟技术。表1 不同导航卫星系统中的星载原子钟T ab.1 Onbo ard A tomic Clo cks on Different Nav igat ion Systems 美国GPS 俄罗斯GLONASS 欧洲伽利略中国北斗印度IRNSS 日本QZSS 铷钟铯钟氢钟铷钟铷钟铷钟铯钟铷钟 (未用于GPS IIR) SpectraTime 公司(SpT ,原T em ex Neuch -a ^tel Time 公司)为欧洲、中国和印度的多个导航系统以及其他空间项目提供空间铷钟和被动型氢钟[1],并为全球卫星导航系统的地面精密时间主站和未来星载频率系统提供高性能的时频同步设备和解决方案。 SpT (Spectra T ime)公司为多个导航系统(欧洲、中国和印度)及其他空间项目提供空间铷钟和被动型氢钟。伽利略在轨验证试验卫星(GIOVE)于2005-12和2008-04的两次发射,以及北斗卫星的相继发射,使这两种原子钟技术拥有了若干年的飞行经历。迄今为止(2011-01)SpT 公司已生产交付了60多台铷钟和15台被动型氢钟的飞行件,并进行了批量钟的特性鉴定。 1 空间铷钟(RAFS)和被动型氢钟 (PHM) 伽利略在轨验证试验卫星(GIOV E)于2005-12和2008-04的两次发射,以及北斗卫星自2009-04的相继发射,使这两种原子钟技术拥有了若干年的飞行经历。迄今为止SpT 公司已生产交付了60多台铷钟和15台氢钟的飞行件(正样),并进行了批量钟的特性鉴定。1.1 铷钟地面性能在于1991年启动的为Radio -Astron 航天任务设计的铷钟基础上,SpT 公司自1996年起开展了铷钟在导航领域的研制工作。

大象版小学科学,五年级上册第二单元《时间的脚步》(弋增涛)

第二单元时间的脚步课题：精确时间的步伐课时：1课时设计者：郑州市中原区伊河路小学弋增涛【目标确定的依据】一、课程标准相关要求《课程标准（2011年版）》与本课内容相关的要求是：（一）探究能力 1．会查阅书刊及其他信息源。 2．能利用简单表格、图形、统计等方法整理有关资料。 3．懂得交流与讨论可以引发新的想法。 4．能对自己或小组提出的探究问题作出书面解释。（二）科学概念 1．以一定的时间间隔，自然界中一些事件规律性地出现。 2．在一年中，每天太阳光照射形成的物体阴影的位置和形状在有规律地改变。 3．测量物体可以帮助人们对不同的物体和现象进行比较。（三）情感态度与价值观 1.想知道，爱提问。 2.愿意合作与交流。 3.尊重他人的劳动成果。二、教材分析《精确时间的步伐》是本单元的第一课，是全单元的总领部分。本课侧重于引导学生通过对钟表资料的广泛搜集、查找以及对各种钟表问题的探讨，丰富学生的钟表知识，加深对钟表的认识，为之后的三课做好知识上的铺垫和准备。在本课的学习中，应指导学生通过考察、查阅书刊、上网等途径获得丰富的钟表知识，对钟表有较全面、系统的认识，同时对钟表的研究产生浓厚的兴趣和探究热情。本课教学需要前期将调查任务提前布置给学生，让学生有充分的时间搜集、整理资料以备课堂交流。在课堂集

体论证环节中，注重培养学生认真倾听，积极思考、质疑的好习惯。除此之外，教材中安排的“整理汇报”、“分类”等活动更是对学生科学素养的针对性锻炼和提升。从概念体系来看，本课所需要建立的科学概念有： 1.“时间”有时是指某一时刻，有时则表示一个时间间隔（即时长）。 2. 时间可以通过对太阳运动周期的观察和投射形成的影子来测量，一些有规律运动的装置也曾被用来计量时间。 3.长期以来，人们一直在寻求精确的计时方法，随着科学和技术的发展，人们制作的计时工具越来越精确。三、学情分析钟表知识与学生日常生活联系密切，但学生只是从实际体验中获得一些零碎的感性认识。对钟表知识并没有系统的了解和深入的研究，认识仅停留在表象。经调查，大部分学生对挂钟、电子表、机械手表熟知，但并不深知。学生不能够相对充分地解释出这些钟表工作的原理，并且对于一些古老的计时方法非常陌生。对于部分物体的规律性运动变化，学生们的原有经验并不匮乏。如“滴水、摆动、影长的位置变化等”。【学习目标】 1.通过小组交流的形式，小组成员每人至少能够说出两种计时工具的工作原理。 2.小组成员能够通过合作共同在“计时工具分类表”中将搜集到的各种计时工具根据一定的标准分类填写出来。 3.60%的学生能够说出接近于“人类能够利用自然界中有规律运动的事物和现象帮助计时。”的观点。 4.65%的学生个人能够根据自己的兴趣对某一种计时工具有针对性地写出研究计划并展开研究。【教学重难点】重点： 1.指导学生根据资料在班级内进行集体交流。 2.小组内有效合作，为各种计时工具整理分类。难点： 1. 启发学生根据各种钟表的本质特点，总结出“规律运动的事物可以帮助计时”。 2. 学生根据个人研究兴趣有计划地进行选择性研究。

铷原子频率

铷原子频率基于铷原子能级跃迁结合光抽运技术形成的铷原子振荡器。由晶体振荡器（VCO）输出的信号经过倍频综合后得到铷原子谐振器相关的微波激励信号，谐振器将该信号相关处理（铷原子跃进判定）后产生误差信号，在经过伺服电路反馈给亚控晶体振荡器，使压控晶振频率锁定在铷谐振器的中心频率，从而实现以铷原子跃迁为参考的晶体振荡器。铷原子钟由铷量子部分和压控晶体振荡器组成。压控晶体振荡器的频率经过倍频和频率合成，送到量子系统与铷原子跃迁频率进行比较。误差信号送回到压控晶体振荡器，对其频率进行调节，使其锁定在铷原子特有的能级跃迁所对应的频率上。铷原子频标短期稳定度最高可达到10-12量级，准确度为±5×10-11，在分类上常分为：普通型、军用型、航天型等。由于它体积小、精度高，所以应用最广。 SYN3104型铷原子频率标准产品概述 SYN3104型铷原子频率标准是西安同步电子科技有限公司研发生产的一款高性能铷原子频率标准源，选用国外进口的高精度铷原子振荡器，提供精确的频率（量值）信号，能够为计量、通信、国防等部门提供高精度频率标准信号。产品功能 1)提供4路标准的10MHz正弦信号； 2)提供4路1PPS脉冲信号。产品特点 a)锁定快； b)低相噪； c)高可靠性； d)可长期连续稳定工作。典型应用 1)时频计量标准器具；

2)航空航天、飞行器跟踪与测控、通信、天文、气象； 3)同步广播、数字电视、单频网系统、同步采集系统。技术指标铷气泡型原子频标是使用数量最多的原子频标，随着电路技术及工艺水平的发展，其造价越来越低、体积越来越小，有望在许多场合下代替高温精度的晶体振荡器，以获得更高的精度，主要为导航定位卫星时间系统提供频率基准，广泛应用于守时、授时、导航定位、电力、铁路、测速、测距、时间同步和通信等军

LPRO-101(铷原子钟)

LPRO Rubidum Oscillator USER’S GUIDE and INTEGRATION GUIDELINES S/O/102502D LPRO Rubidium Oscillator for Time & Frequency Reference

Datum — Proprietary Copyright 2000 Datum All Rights Reserved Printed in U.S.A. This material is protected by the copyright and trade secret laws of the United States and other countries. It may not be reproduced, distributed or altered in any fashion, except in accordance with applicable agreements, contracts or licensing, without the express written consent of Datum Irvine. For permission to reproduce or distribute please contact: Publications Supervisor, Datum Irvine, 3 Parker, Irvine, CA 92618-1605. Ordering Information The ordering number of this document is S/O/102502D. To order this document, call 949 598 7600 and ask for the Datum Irvine Sales Department. Notice Every effort was made to ensure that the information in this document was complete and accurate at the time of printing. However, the information presented here is subject to change. Applicable Patents This product is protected under the following U.S. patent numbers: 4,661,782; 5,457,430; 5,489,821; 5,656,189; 5,721,514 and patents pending. Trademarks X72 is a registered trademark of Datum. Other trademarked terms may appear in this document as well. They are marked on first usage. Warranty Datum provides a 2 year warranty on this product.

空间冷原子钟

空间冷原子钟从日晷、漏刻计时器（水钟、沙漏等）的出现，到摆钟、石英晶体钟的发明，人类对于时间的把握越来越精确。而从1948年第一台原子钟发明至今，人类计时的精度更是以几乎十年一个数量级的速度提高。2016年9月，由中国科学家研制的世界上第一台在轨进行科学实验的空间冷原子钟（space cold atomic clock），随着中国的天宫二号空间实验室发射升空。空间冷原子钟这一“高冷”的术语带着国人的热情与自豪，成为热词。空间冷原子钟的原理是将激光冷却原子技术与空间微重力环境相结合，在空间轨道上获得比地面上的线宽要窄一个数量级的原子钟谱线，从而进一步提高原子钟精度。这是原子钟发展史上又一个重大突破，在计量学、基础物理、守时、全球导航定位系统等方面都有非常重大的科学研究和工程应用价值。 ●中科院上海光机所研制的“空间冷原子钟”搭载“天宫二号”发射升空，将成为国际上首台在轨运行并开展科学实验的“空间冷原子钟”，同时也是目前在空间运行的最高精度的原子钟。“空间冷原子钟”将激光冷却技术和空间微重力环境结合，有望实现10-16量级的超高精度（约3000万年误差1秒），将目前人类在太空中的时间计量精度提高

1～2个数量级。――《空间冷原子钟专题》（中国科学院上海光学精密机械研究所官网，2017年9月） ●空间冷原子钟主要包括物理单元、微波单元、光学单元和控制单元四大组成部分，每个单元都有非常高的技术指标，其工作原理是利用激光冷却和俘获技术获得接近绝对零度（μK量级）的超冷原子团，然后采用移动光学黏团技术将其沿轴向抛射。在微重力环境下，原子团可以做超慢速均速直线运动。处于纯量子基态上的原子经过环形微波腔，与分离微波场两次相互作用后产生量子叠加态，经由原子双能级探测器测出处于两种量子态上的原子数比例，获得原子跃迁几率，改变微波频率即可获得原子钟的谱线Ramsey条纹。预计微重力环境下所获得的Ramsey中心谱线线宽可达0.1 Hz，比地面冷原子喷泉钟谱线窄一个数量级，利用该谱线反馈到本地振荡器即可获得高精度的时间频率标准信号。――《超高精度空间冷原子钟》（中国科学院空间应用工程与技术中心官网，2016年9月6日） ●空间冷原子钟研制和运行的成功对于基础物理学的研究及科技的应用都意义非凡，比如：空间站内的冷原子钟对卫星上的传统热原子钟进行不受地球大气影响的校准，以及与地面喷泉原子钟形成空-地、地-空、地-地的完整校准。由于卫星全球定位系统的核心技术就在于原子?的精准度，空间冷原子钟的在轨持续运行会大幅度地提高GPS的定位精

大唐电信同步时钟简介

大唐电信同步时钟简介大唐电信科技股份有限公司

同步网是电信网的三大支撑网之一，由各节点时钟和传递同步定时信号的同步链路构成。作用是准确地将同步定时信号从基准时钟传送给同步网的各节点，从而调整网中的各时钟建立并保持信号同步，以满足通信网传递各种通信业务信息所需的传输性能和交换性能的需要。大唐电信是国内最早从事同步技术研究，并首家取得同步产品电信入网证的厂商。所推出的GNSS-97产品完全满足ITU-T、BELLCORE和国标最新时钟标准要求，通过铷钟盘、晶体钟盘和单（双）星接收机盘的选配，满足1级基准时钟、2级加强型时钟（ST2E）、2级时钟（ST2）、3级加强型时钟（ST3E）、3级时钟（ST3）的不同组网要求，2000年获得由国家科技部、贸易部等五部委联合颁发的《重点新产品》证书。同时，GNSS-97同步定时设备以其稳定、可靠、准确和高性价比等特点，以及不断完善的设备性能和优良的售后服务，从而使其各级产品在移动、联通、电信、电力、广电等都得到了大量应用，产品遍布31个省（市），得到用户一致肯定，是全国同步设备应用最多的厂商之一。为满足用户需要，大唐电信同步网络方案随着通信网络的发展也在不断演进。现在除频率同步产品外，还可以提供时间同步产品。一、GNSS-97同步时钟设备系统构成 GNSS-97主要由时钟再生子系统（TSG）、时钟分配扩展子系统（TSD）及电源告警数据子系统（PAD）三个子系统组成。设备采用全模块化设计，便于进行不同的配置，如图1所示：图一 GNSS-97系统结构

TSG由参考定时输入、受控时钟、时钟分配、性能监测和监控管理等部分组成： 1）参考定时输入部分：卫星信号：系统提供两个接收机盘，可单独配置或备份使用。可以接收单GPS、单GLONASS、GPS/GLONASS混合模式；地面信号：配置2个2M地面信号接收盘和一个STM—1接收盘（选件），可同时接收8路2048Kb/s或2048KHz信号和2路STM—1信号。2）受控时钟部分：配置主备两个高品质的铷原子振荡器或双恒温槽高稳晶体钟作为本振信号。 3）时钟分配部分：主子框（TSG）配置4张输出盘，提供2048Kb/s 或2048KHz信号输出，每盘24个输出端口。具备独立输出或备份输出功能。 4）性能监测部分：对输入信号的性能监测。 5）监控管理部分：对整个系统的工作状态进行监控管理及告警，同时提供时间服务器的时间输出口，输出网络时间同步信息。 TSD提供4个扩展子框，每个子框配置14张2048Kb/s或2048KHz 信号输出盘，每盘24个输出端口。具备独立输出或备份输出功能。 PAD由电源输入、系统总告警和网管数据通道组成。具备机架主备电源输入，可闻可视告警及2048Kb/s或64Kb/s网管通道接口转换功能。除提供频率同步信号外，GNSS-97还可以提供1PPS、NTP、TOD(IS-95)、IRIG-A/B、DCLS 等类型的时间同步信号。二、产品特点 ▲采用独家的RDCS（卫星信号直接控制铷钟）及内置DDS先进技术，最大程度的减少了单盘、机框数量，减少了故障点，设备运行更为可靠，同时也

什么是钟差

1、什么是钟差？钟差有什么特性？卫星钟差与接收机有什么处理方式？钟差,在GPS定位系统中是一个非常重要的概念，它直接影响到GPS定位系统的精度。我们知道在地球上每一个实体都有三维坐标，从理论上讲三维坐标（x，y，z）三个未知数求解需要三个方程,这三个方程是立体几何里面学的，三个方向上的坐标差的平方和再开方就是直线距离了。当然想到的就是三个卫星确定三个方程了。但是事实并非如此，这个距离（d）是通过计算光在空间传输的时间来计算的，这就需要非常准确的时间了，在我们的接收设备中不可能投资很大（估计至少几万吧！）太浪费了，由此想到钟差的概念，就是我们的设备与标准的卫星的时钟差了。这个时钟差是未知的，所以为了确定时钟差，我们定位是实际上是需要4颗卫星。方程的改进就是将根据时间差求的的距离（d）减去因钟差带来的误差C*（Vti—Vt0）。这样就可以实现GPS精确定位了。如图所示：

假设t时刻在地面待测点上安置GPS接收机，可以测定GPS信号到达接收机的时间△t，再加上接收机所接收到的卫星星历等其它数据可以确定以下四个方程式：上述四个方程式中x、y、z为待测点坐标，Vto为接收机的钟差为未知参数，其中di=c△ti，(i=1、2、3、4)，di分别为卫星ｉ到接收机之间的距离，△ti 分别为卫星ｉ的信号到达接收机所经历的时间，xi 、yi 、zi为卫星ｉ在t时刻的空间直角坐标，Vti为卫星钟的钟差，c为光速。由以上四个方程即可解算出待测点的坐标x、y、z 和接收机的钟差Vto。这时候就有人说了，干嘛要四颗卫星呢，三颗不就够了吗？想想还蛮有道理的，三个球面，交汇于一点，不就可以定出接收机所在的位置了吗？但是实际上，GPS接收器在仅接收到三颗卫星的有效信号的情况下只能确定二维坐标即经度和纬度，只有收到四颗或四颗以上的有效GPS卫星信号时，才能完成包含高度的3D定位。这是为什么呢？原来，大家忽略了一件事情，那就是时间。先来看一颗卫星，它在一个规定的时间发送一组信号到地面，比如说每天8：00整开始发送一组信号，如果地面接收机就在8点零2秒收到了这一组信号，那么就是说信号从卫星到接收

单片机时钟模块

基础时钟模块＋寄存器基础始终模块＋的寄存器列于表4－1 中。寄存器符号寄存器类型地址初始化状态 DCO控制寄存器DCOCTL 读/写056H 带PUC的060H 基础时钟系统控制寄存器1 BCSCTL1 读/写057H 带POR的087H 基础时钟系统控制寄存器2 BCSCTL2 读/写058H 带PUC的复位基础时钟系统控制寄存器3 BCSCTL3 读/写053H 带PUC的005H SFR中断使能寄存器1 IE1 读/写000H 带PUC的复位 SFR中断标志寄存器IFG1 读/写002H 带PUC的复位 DCO控制寄存器－DCOCTL DCO X位DCO频率选择。这几位选择由RSEL X设置定义的八个7－5 离散频率中的一个。MOD X位调节器选择。这几位决定在32个DCOCLK周期内 4－0 f DCO+1频率被用的次数。在持续的时钟周期以内（32－MOD）f DCO频率被采用。当DCO X=7时不被采用。基础时钟系统控制寄存器1 —BCSCTL1 XT2OFF 7 位关闭XT2。该位关闭XT2振荡器 0 XT2打开 1 XT2不用于SMCLK 或MCLK则关闭 XTS 6 位LFXT1模式选择 0 低频率模式 1 高频率模式 DIVA X 5－4位ACLK分频 00 /1 01 /2 10 /4 11 /8 RSEL X 3－0位范围选择。十六种频率范围可供选择。通过设置RSEL X＝0 来选择最低频率。当DCOR＝1时，RSEL3 无效。基础时钟系统控制寄存器2 —BCSCTL2

注“＋”的不使用于MSP430X20XX 或MSP430X21XX 系列器件 SELM X 7－6位选择MCLK。这两位选择MCLK的时钟源 00 DCOCLK 01 DCOCLK 10 当XT2振荡器在片内时采用XT2CLK。当XT2振荡器不在片内时采用LFXT1CLK或VLOCLK 11 LFXT1CLK或VLOCLK DIVM X 5－4位MCLK分频 00 /1 01 /2 10 /4 11 /8 SELS 3 位选择SMCLK。该位选择SMCLK的时钟源 0 DCOCLK 1 当XT2振荡器存在时选用XT2CLK，当XT2振荡器不存在时采用LFXT1CLK或VLOCLK DIVS X 2－1位SMCLK分频 00 /1 01 /2 10 /4 11 /8 DCOR 0 位DCO寄存器选择 0 内部寄存器 1 外部寄存器基础时钟系统控制寄存器3 —BCSCTL3 注“＋”的不使用于MSP430X2XX，MSP430X21XX或MSP430X22XX系列器件。XT2S X 7－6位XT2范围选择。这些位选择XT2的频率范围。 00 0.4－1MHz晶体或振荡器 01 1－3MHz晶体或振荡器 10 3－16MHz晶体或振荡器 11 0.4－16MHz外部数字时钟源 LFXT1S X 5－4位低频时钟选择和LFXT1范围选择。当XTS=0时在LFXT1 和VLO 之间选择。当XTS＝1 时选择LFXT1的频率范围。当XTS=0时： 00 LFXT1上的32768Hz晶体 01 保留 10 VLOCLK(MSP430X21X1器件上__________保留) 11 外部数字时钟信源 XCAP X 3－2位振荡器电容选择。这些位选择当XTS=0时用于LFXT1的有效电容。

原子钟的几种常见类型

原子钟的几种常见类型摘要本文按出现的时间顺序介绍几种常用原子钟(光谱灯抽运铷原子钟、光谱灯抽运铯原子钟、磁选态铯原子束钟、激光抽运铯原子束钟、激光冷却冷原子喷泉钟、积分球冷却原子钟)的基本原理。原子钟是利用原子或分子的能级跃迁的辐射频率来锁定外接振荡器频率的频率测量标准装置的俗称，通称为量子频率标准或原子频标。其工作原理可用图1来描述：图1 一个受控的标准频率发生器产生的信号经过倍频和频率合成转换成为频率接近于原子跃迁频率的信号，激励原子产生吸收或受激发射的频率响应信号，呈共振曲线形状，称为原子谱线，其中心频率即原子跃迁频率为，线宽为Δν。若经过转换的受控振荡器频率与原子跃迁频率不符，原子做出的响应信号通过伺服反馈系统来矫正振荡频率，直到使其与原子频率符合为止。这样就使受控振荡器频率始终稳定在原子跃迁频率上，从而实现使其振荡频率锁定于原子跃迁频率的目的。光谱灯抽运铷原子钟光抽运汽室频标用碱金属原子基态两个超精细结构能级之间跃迁的辐射频率作为标准频率，它处在微波波段。在磁场中，这两个能级都有塞曼分裂，作为标准频率的跃迁是其中两个磁子能级=0之间的跃迁，它受磁场影响最小。若用合适频率单色光照射原子系统，使基态一个超精细能级

上的原子被共振激发，而自发辐射回到基态时可能落到所有能级，原子就会集中到一个基态能级，极大地偏离玻尔兹曼分布，这就是光抽运效应。这里选择抽运光起着关键作用。在20世纪60年代初，激光器刚发明尚无法利用，唯一可用的共振光源是光谱灯。一般光谱灯是由同类原子发光，它的光谱成分能使基态两个超精细能级上的原子都被激发，因而不能有效地实现选择吸收，起到光抽运作用。幸好对铷原子，可以有一个巧妙的办法。铷原子有两种稳定同位素：和，其丰度分别为72. 2%和27. 8%。它们各有能级间距为3036MHz和6835MHz的两个超精细能级，其共振光的频率分布如图2所示。这里A，B线为所产生，a，b线属于原子。从它们的位置可见，A，a两线有较多的重合，而B，b线则重合较少。因此，若原子发出的光透过一个充以原子的滤光泡，a线就会被较多地吸收，而剩下较强的b线。原子在这种光作用下，就会有较多的下能级原子被激发，从而使更多原子聚集在超精细结构的上能级上，这就实现了光抽运效应。图2 光谱灯抽运铯原子钟20世纪60年代初期铯原子没有简单的抽运光源可用，只能利用无极放电光谱灯。这种灯能发出强度大致相等的两条超精细结构谱线，分别可对铯原子基态F=3和F=4两个超精细能级发生作用，引起原子激发。

原子钟证明原子是带电的

原子钟证明原子是带电的云南曲靖云维股份大为制焦电仪黄兆荣原子核与电子的电荷是不会抵消的，电荷是物质，物质是不会扺消的，原子核是高电位，电子是低电位，而不是正电荷和负电荷。下面的文章是搜弧科技报道，文章就证明这一点。原子钟是怎样工作的？2017-03-02 16:43 钟表最明显的作用就是记录时间，所有的钟表都是通过计数“谐振器”的“刻度”来做到这一点的。在摆钟中，谐振器是钟摆，并且时钟中的齿轮通过计数钟摆的谐振（来回摆动）来跟踪时间。摆锤通常以每秒一次的摆动频率共振，时钟的精度由谐振器在指定频率的精度决定，精度最高的也只有每年一分钟左右的误差。原子钟是使用原子的谐振频率作为其谐振器的时钟，其精度高达两千万年才误差一秒。基本上，原子在吸收或发射能量时会出现共振或“振动”。原子由原子核与外层电子组成，原子核带正电，带负电的电子绕着原子核运动。元素中的电子都处于不同的能级，即它们与原子核的距离不同。但是在每个元素中，电子只能处于一个特定的能级或“轨道”。当电子吸收能量时，它们会跃迁到更高的能量状态（将其看成是远离原子核）。当电子释放能量时，它们会跃迁到较低能量状态(将其看成是接近原子核)，损失的能量作为电磁辐射（微波、光波等）被释放出来。能量状态之间的这种跃迁就是原子钟要测量的“振荡”。这种方法的优点是原子以非常一致的频率谐振。原子钟使用铯，每个铯原子都会以完全相同的频率共振，铯-133每秒振荡9192631770周期。这种精度与其他类型的时钟完全不同，因为它不受像温度这样的环境问题的影响——这就是原子钟如此精确的原因。所以用铯我们的时钟可以精确到1/9192631770秒！如何制造铯原子钟？为了制造原子钟，首先加热铯，使得原子沸腾，沿着保持高真空的管道传送。首先，它们通过一个磁场，能筛选出处于合适能量状态的原子。然后，它们通过一个很强的微波场。微波能量的频率在一个较小频率范围内向后和向前扫描，使得在每个周期中的某一点，穿过恰好9192631770赫兹的频率。微波发生器的范围已经接近这个精确的频率，因为它来自一个精确的晶体振荡器。当铯原子接收了频率完全精确的微波能量时，它将改变其能量状态。在管道的远端，另个一磁场把已改变能量状态的原子分离出来，前提是该微波场处于完全精确的频率。管道端部的探测器检测出与其撞击的铯原子数比例，因此当微波频率完全精确时，结果达到峰值。然后，用该峰值进行必要的微小校正，以使晶体振荡器和微波场在频率上达到准确。最后将该锁定频率除以9192631770，就得到现实中所需的每秒一个脉冲。磁场是对带电粒子有作用力，故原子是带电的

原子钟

https://www.360docs.net/doc/f715015347.html,/AMuseum/time/index.html NPL：铯：计时技术小史文/Justin Rowlatt 铯中心：位于科罗拉多州的信号中继站，原子钟时间信号从这里传到美国的千家万户。作为一个化学元素，铯实际上已经重新对时间进行了定义。自小时候到现在，在各种场合你都被告知准时很重要。现在，有了铯原子，全世界各个地方的时间都能保持准确，准确到让我们感到需要重新思考时间是什么。而且我们发现计时技术中存在一个奇怪的缺陷。事实上是在近些年来人们才意识到准确及时的重要性。并不是我们的祖先不需要知道时间，他们当然需要。几千年来，人类制造出多种多样精致的仪器来衡量时间的流逝。但事实是直到175年前，在那之前的几千年里，人们对于时间的定义来源都是太阳。不管走到哪里，你总能认出什么时候是正午。晴天里只要看一眼天空或者看一下日晷，你就能知道时间。这一切随着世界上第一条铁路线的开通而改变了，这第一条铁路就在这里，在我们英国。在那之后人们都知道伦敦的正午比布里斯托（Bristol）的正午早10分钟，这是一个精确的值，它是阳光走过两座城市之间的经度差所需要的时间。计时系统出现错误导致的将不只是乘客会误车。由于计时偏差导致的危险事件甚至火车事故越来越多。 1840年11月，英国西部铁路公司（Great Western Railway）解决了这一问题，他们使用了一个叫“铁路时间”（Railway Time）的计时系统。系统内所有城市的时间都是伦敦时间，这是第一次人们根据一个标准将不同地点的时间同步起来。此举引起了很大争议。突然间，皇家格林尼治天文台（Royal Observatory）就可以从遥远的格林尼治控制你的时间系统。埃克赛特大学的校长拒绝将学校大教堂的时钟调整至英国西部铁路公司所要求的时间。布里斯托采用了一个折中的方案：时钟上有两个分针，一个显示当地时间，一个显示“铁路时间”。

关于钟差的认识

关于钟差的认识摘要：本文主要从钟差的产生及定义，造成钟差的因素，卫星钟差的估计，钟差改正（其中钟差改正包括精密卫星钟差估计中消除钟差的方法以及在GPS伪距测量中,解决接收机钟差的改正）等几个方面来讲述有关钟差的认识，通过此，来加深对钟差的理解，对GPS的学习。关键字：卫星钟接收机精密估计一．有关钟差产生及定义卫星钟是用卫星上的信号作为统一的时间标准来定义的一种时间计时装置。对于一个卫星来说，由于不同的接收地点，卫星信号的传输的距离不同，对于同一个速度，距离和时间成正比的，距离远时自然用时长，时间一点一点的过去，到达接收点时，自然跟时间的时间有一个差值的，这个差值即为卫星钟的钟差。由于卫星的位置是时间的函数，因此，GPS的观测量均发精密测时为依据，而与卫星位置相对应的信息，是通过卫星信号的编码信息传送给接收机的。在GPS定位中，无论是码相位观测或是载波相位观测，均要求卫星钟与接收机时钟保持严格的同步。实际上，以尽管GPS卫星均设有高精度的原子钟（铷钟和铯钟），但是它们与理想的GPS时之间，仍存在着难以避免的偏差和漂移。对于卫星钟的这种偏差，一般可由卫星的主控站，通过对卫星钟运行状态的连续监测确定，并通过卫星的导航电文提供给接收机。经钟差改正后，各卫星之间的同步差，即可保持在20ns以内。在相对定位中，卫星钟差可通过观测量求差（或差分）的方法消除。 GPS接收机的钟差也就是我们的设备与标准的卫星的时钟差。二．造成钟差的因素卫星钟差：卫星钟差是GPS卫星上所安装的原子钟的钟面时与GPS标准时间的误差。卫星钟的钟差包括由钟差、频偏、频漂等产生的误差，也包含钟的随机误差。在GPS测量中，无论是码相位观测，还是载波相位观测，均要求卫星钟和接收机钟保持严格同步。尽管GPS卫星采用的是原子钟（铯钟和铷钟），但由于上述因素的影响，卫星钟的钟面时与理想的GPS时之间存在着偏差或漂移。这些偏差的总量可达1MS，产生的等效距离误差可达30KM。接收集钟差：接收机钟差是GPS接收机所使用的钟的钟面时与GPS标准时之间的差异。三．卫星钟差的估计

悖论的三种类别

悖论的三种类型 ——摘自《推理的迷宫》悖论，这个词有很多含义，其中最基本的含义是“矛盾”。悖论从一系列合理前提出发，而后从这些前提推演出一个结论来颠覆其前提。依据矛盾的生成方式和生成点（如果能找到生成点的话），可以对悖论进行粗略的分类。第一种是谬误型悖论。这种悖论是通过一个微妙而隐蔽的推理错误生成一个矛盾。有很多诡计能通过代数的方法“证明”2等于1，在多数情况下这些诡计的核心在于以0为分母，用这种方法迷惑我们。如： 1.令x=1 2.很明显x=x 3.两边取平方x2=x2 4.两边同时减去x2 x2-x2=x2-x2 5.因式分解x2-x2=（x+x）（x-x） 6.消掉相同的因式（x-x）x=x+x 7.即x=2x 8.根据x=1，得1=2 谬误型悖论中，悖论是一个假象。一旦你发现了其中的错误，一切都恢复正常。第二种是挑战常识型悖论。著名的例子就是“孪生子悖论”。相对论认为，时间流逝的速度因观察者的运动而不同。设想一对相同的孪生兄弟，让其中一个登上火箭前往天狼星，而后返回地球。根据相对论，此人将发现他比他的孪生兄弟年轻许多。在日常生活中，没有任何东西令我们相信时间是相对的。从摇篮到坟墓，一对孪生兄弟始终同岁。在孪生子悖论问世之初，它与常识的冲突如此这剧烈，以至于很多人（包括法国哲学家享里·柏格森，Henri Bergson）引用这个悖论证明相对论是错误的。今天，孪生子悖论已被接受为事实，其结论已被大量实验证实。1972年，物理学家约瑟夫·黑费勒（Joseph Hafele）设计的一个实验把铯原子钟装进喷气客机环球飞行，这个实验证明，当飞机乘客回家时，要比其他所有人年轻，相差一个微乎其微但可以测量的瞬间。如果一个宇航员用接近光速的速度旅行，他返回时，要比呆在家里的原来与他同龄的人年轻——没有哪个物理学家怀疑这个结论。在这类悖论中，矛盾令人惊奇但可以解决，解决方法是明显的：必须放弃原来的假定。无论最初的假定多么根深蒂固，一旦放弃它，矛盾迎刃而解。第三种是本质型悖论这类本质型悖论是难以解决的。其解决难度远远超过了谬误型悖论和挑战常识型悖论。“说谎者悖论”是一个非常简单的例子。比如： “我说的这句话是假的”。这个语句是真的还是假的？假定“我说的这句话是假的”为真。既然此语句为真，那么它陈述的内容是真的，但它说的就是这个语句是假的，于是得出这个语句是假的！

关于实时时钟模块DS1302的介绍

关于实时时钟模块DS1302的介绍 DS1302是由美国DALLAS公司推出的具有涓细电流充电能力的低功耗实时时钟芯片。它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。DS1302工作原理DS1302 工作电压为2.0V～5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个318的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后备电源双电源引脚，同时提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。DS1302主要性能指标DS1302实时时钟芯片广泛应用于电话、传真、便携式仪器等产品领域，他的主要性能指标如下： 1、DS1302是一个实时时钟芯片，可以提供秒、分、小时、日期、月、年等信息，并且还有软年自动调整的能力，可以通过配置AM/PM来决定采用24小时格式还是12小时格式。 2、拥有31字节数据存储RAM。 3、串行I/O通信方式，相对并行来说比较节省IO口的使用。 4、DS1302的工作电压比较宽，大概是2.0V~5.5V都可以正常工作。采用双电源供电，当主电源比备用电源高0.2V时，由主电源供电，否则采用备用电源，一般是一个纽扣电池。 5、DS1302这种时钟芯片功耗一般都很低，它在工作电压2.0V的时候，工作电流小于300nA。 6、DS1302共有8个引脚，有两种封装形式，一种是DIP-8封装，芯片宽度（不含引脚）是300mil，一种是SOP-8封装，有两种宽度，一种是150mil，一种是208mil。 DS1302引脚及定义这是单字节写入的时序图，可见，先拉高使能端，进行使能选择，然后在时钟上升沿写入一个字节。 DS1302在进行读写操作时最少读写两个字节，第一个是控制字节，就是一个命令，说明是读还是写操作，第二个时需要读写的数据。对于单字节写，只有在SCLK为低电平时才能将CE 置高电平，所以刚开始将SCLK 置低，CE置高，然后把需要写入的字节送入IO口，然后跳变SCLK，在SCLK下降沿时，