2021-9-17 时间频率计量测试 时间频率计量测试 3.时间频率标准 可从时间标准导出的颜率标准。包括精密钟、音叉、 高稳定石英晶体振荡器和各种原子频率标准（时间和频率 共用一个基准) >石英晶体振荡器 6-2,C, (h 石英晶体振荡器是使用 量最大的时间频率标准器及 并联型晶体振荡器的三种基本组态 常用频率源。 正、逆压电效应就是石 英晶体可以用作谐振器的物 放大器 隔离级 理基础。 电呼成热克为生三华中吃司 电诗地净华西正要学 时间频率计量测试 时间频率计量测试 露 外壳保护层) 3.时间频率标准 外层恒温槽 >原子频率标准 基本原理一量子理论： 主振电 电 原子和分子只能处于一定的能级，其能量不能连续变化，当它们 由一个能级向另一个能级氏迁时，就会以电赋波形式辐射或吸收能量， 其频率严格决定于二能级间的能量差。 24 据荡电路 f=△EIh (h=6.6252×1027为普朗克常数) 目前世界各国用于复现和保存时间单位“秒”的基准是帕原子时 间频率基准（简称绝基准）。 靴霜路 自1967年第13届国际计量大会将时间间隔单位定义为原子秒以 来，已经先后研制成功三代他原子基准装置，它们分别以德田PTB的 恒温晶体振荡器的基本组成方框图 Cs-1和Cs-2、美国的NST-7、法国LPTF的F-1为代表。我国是世界 上第四个掌握量该技术的国家。 专子得热内语有经死马能。 传手氣隐生影商 时间频率计量测试 时间频率计量测试 (1)悠原子频标 A 国际规定的复现秒定义的标准装置。大帕钟和小他钟。准确度 101长期稳定度1014 (②)气泡型物原子颜标 造价低、体积小，使用最多的原子颜标 准确度101（不适合作一级标准） 月+427 稳定度10-1-102 倍频综合 前置放心 峡点：频移，必须用他标准定标 (3)氢原子颜标 主动型氢激射器，从氢原子中选出高能级的原子送入请振腔，原子 从高能级向低能级氏迁，辐射出频率准确的电磁放。 长/短期稳定性好1014~1015 准确度102 昌骨宝 缺点：结构庞大复杂，价格昂贵 铯原子颍标原理图 色可阁地评年经地色 22021-9-17 2 时间频率计量测试 3.时间频率标准 可从时间标准导出的频率标准。包括精密钟、音叉、 高稳定石英晶体振荡器和各种原子频率标准（时间和频率 共用一个基准） Ø石英晶体振荡器 石英晶体振荡器是使用 量最大的时间频率标准器及 常用频率源。 正、逆压电效应就是石 英晶体可以用作谐振器的物 理基础。 C0 Iq CqRq xO f0 f∞ 容性 容性 f (a) (b) 感性 LqCq f 2 1 0  (a) (b) (c) 并联型晶体振荡器的三种基本组态 放大器 隔离级 时间频率计量测试 内层温度 控制电路 t RH RT 主振电路 控制电路 自动增益 幅度放大电 路 输 出 电 路 振荡电路 内 层 恒 温 槽 外层温度 控制电路 RT RH 输出 外层恒温槽 外壳(保护层) 恒温晶体振荡器的基本组成方框图 时间频率计量测试 Ø原子频率标准 基本原理——量子理论： 原子和分子只能处于一定的能级，其能量不能连续变化，当它们 由一个能级向另一个能级跃迁时，就会以电磁波形式辐射或吸收能量， 其频率严格决定于二能级间的能量差。 f  E / h （h=6.6252×10-27为普朗克常数） 时间频率计量测试 3.时间频率标准 目前世界各国用于复现和保存时间单位“秒”的基准是铯原子时 间频率基准（简称铯基准）。 自1967年第13届国际计量大会将时间间隔单位定义为原子秒以 来，已经先后研制成功三代铯原子基准装置，它们分别以德国PTB的 Cs-1和Cs-2、美国的NIST-7、法国LPTF的F-1为代表。 我国是世界 上第四个掌握该技术的国家。 (1)铯原子频标 国际规定的复现秒定义的标准装置。大铯钟和小铯钟。准确度 10-14,长期稳定度10-14 时间频率计量测试 (2)气泡型铷原子频标 • 造价低、体积小，使用最多的原子频标 • 准确度10-11（不适合作一级标准） • 稳定度10-11 ~ 10-12 • 缺点：频移，必须用铯标准定标 (3)氢原子频标 • 主动型氢激射器，从氢原子中选出高能级的原子送入谐振腔，原子 从高能级向低能级跃迁，辐射出频率准确的电磁波。 • 长/短期稳定性好10-14 ~ 10-15 • 准确度10-12 • 缺点：结构庞大复杂，价格昂贵 铯原子频标原理图 钟 压控晶振 5 MHz 频率控制 元 件 伺服放大 调制器 调制振荡器 解调器 分频器 前置放大 倍频综合器 ×( n＋m) f＝f0 ＋427 2 H0 A B R C D O 时间频率计量测试