主动型氢原子钟的研究进展

基于氢原子微波激射器(氢脉泽)的主动型氢原子钟(氢钟)拥有极好的中短期频率稳定度,而原子储存泡是氢脉泽的关键技术。位于微波谐振腔内的原子储存泡中的氢原子系综与电磁场相互作用。简述了氢原子系综与电磁场相互作用的动力学过程、氢脉泽和主动型氢原子钟的相位噪声,还介绍了原子储存、原子与原子的自旋交换碰撞、原子与泡壁的碰撞和磁场不均匀弛豫等主要弛豫过程。并概述了在腔频的自动调谐方法、双选态系统方面的发展和电离源、真空系统等技术方面的改进。最后,讨论了氢钟的发展前景。     

原子时水平与原子钟性能的相关特性分析

根据1988－1994年国际计量局（BIPM）时间部时间公报公布的数据，应用相关分析方法对时间实验室的原子时水平与原子钟性能的关系进行了一些定量分析，结果表明：1、原子时水平的均匀性参数（双月平均速率标准偏差σr、时间起伏标准差σx、频率稳定度σy（τ）与原子钟性能的权重的相关系数为0.4-0.8，其中频率稳定度的相关系数大一些，多年平均结果大于0.6。2、这些定量分析可以说明原子时水平不仅取决于原子钟性能，而且与原子时算法优化程度和时间传递技术水平等其它因素也有密切关系；在原子钟组相对稳定的情况下，这些因素可能变成影响原子时水平的主要因素。     

原子钟状态模型的自适应Kalman滤波算法(摘要)

原子钟的统计模型及其解算方法是建立原子时基准的重要内容之一。利用Kalman滤波技术模拟原子钟运行过程和预测过程的未来值,以及由此建立起来的原子钟噪声模型和整套解算方法正在逐步完善并不断地得到重视和应用。文章回顾了近10年来国内外在时频领域中应用Kalman滤波技术的概况;简要介绍了原子钟的状态模型及其Kalman滤波算法;在此基础上,详细介绍了自适应Kalman滤波算法的原理、方法以及计算结果。     

原子时的小波分解算法

时间尺度的就是根据一组原子钟的数据,用统计的方法计算出平均的时间尺度。其目的是使综合时间尺度的噪声最小。一般的原子时算有脱离经典加权的局限性,只能抑制原子钟的栽一种噪声。运用小波分解的方法建立以分解原子时,将原子信号在小汉域按频率尺度分解原,然后在不同频率范围加权,这种方法不但考虑不同原子钟在同一个频率分量的不同稳定度,而且考虑不同频率分量的不同稳定度,它有着独特的优越性。     

利用原子钟实现地球时的相关研究

利用原子钟实现的地球时有两种重要的形式:国际原子时(TAI)和TT(BIPM)。对由原子钟组产生的自由时间尺度、基准频标的频率特性进行量化分析,在时域上对TT(BIPM)和自由时间尺度、国际原子时做了比较,利用线性回归、抛物线回归方法,揭示了国际原子时在频率准确度上存在的误差。     

综合原子时间基准

本文扼要地评述了各国原子时的历史和现状,并着重叙述了国际时间局(BIH)建立的国际协调时UTC(BIH)的发展过程。在总结我国原子钟、原子时和同步技术的开发情况的基础上,论述了在我国范围内建立综合原子时(TAJ)的必要性和可能性。本文详细地讨论了建立综合原子时系统必须考虑的四个基本环节: 1.钟模型的建立和参数的估计; 2.各天文台内部精密时间频率比对; 3.远距离同步测量; 4.原子时改正值的订定。根据过去若干年中各种原子钟和同步技术资料的分析,制定了综合原子时算法和综合原子时技术规范。     

时间和频率技术新进展

概述了最近几年时间和频率技术的最新进展，给出了各种实用的原子频率标准的最新发展以及它们的性能指标的最新结果，介绍了国际原子时的归算方法和所达到的新水平，并对各种原子钟在归算子中的应用概况和所起的作用进行了比较，强调了氢原子钟的特殊作用和地位，同时也综述了高精度的时间同步和时频计量新技术的进展，特别是对为提高ＧＰＳ这一国际时间同步辐射技术的应用水平进行的各种实验研究工作的最新进展作了进行描述，对目前     

灰色-自回归动态模型用于原子时尺度计算

由于各种噪声和其他因素的影响,原子钟运行情况十分复杂.为了准确地预测其确切的频率变化或钟速,有必要研究建立一个可靠的预测模型,通过模型预测原子钟的钟速,以便在地方协调时的监控和地方原子时计算中采用.讨论了如何利用灰色模型与自回归模型对原子钟钟速进行预测,研究并提出了二者的综合模型,结合国家授时中心原子钟实际数据进行了验证,并给出了不同原子钟对应模型的预测精度计算方法.     

星载氢原子钟用多段线圈式C场的仿真及应用

星载氢原子钟具有频率稳定度高、频率漂移率低的优点,在卫星导航定位和频率计量中得到了广泛应用。星载氢原子钟的腔泡系统用于实现氢原子的量子跃迁及其信号采集,原子跃迁信号幅度直接决定了系统的信噪比,进而影响整机性能指标,所以腔泡系统是星载氢原子钟的核心组件。目前,星载氢原子钟腔泡系统主要采用直螺线管来产生原子跃迁所需的C场。由于星载氢原子钟物理部分的结构限制,直螺线管的磁场均匀度有进一步提高的空间。探讨使用多段线圈代替直螺线管用于产生C场的可行性。首先对多段线圈产生的磁场进行理论分析计算,同时使用ANSYS电磁场仿真软件对多段线圈的各项参数进行仿真和优化,包括各段长度、段数、间距以及匝数、内径和总长度等。然后优选磁场均匀度较好的线圈配置参数,可将C场的非均匀度由直螺线管约10%降低到多段线圈约1%。根据仿真优化结果建立了试验九段线圈,对比测试了原子跃迁信号增益,同时结合电路部分进行闭环测试,对频率稳定度指标进行了对比。实验结果表明,原子跃迁信号可有效提升,阿伦方差在中短稳(1～1 000 s)表现更好。此项工作为星载氢原子钟整机性能指标的进一步提升打下了基础。     

NTSC时频基准实验室守时系统自动监测软件

为了能实时了解中国科学院国家授时中心（NTSC）时频基准实验室守时系统的运转情况,编制了本软件。本软件的功能是对系统中原子钟最近一个月的比对数据进行实时计算后,得到一个纸面的加权平均时间尺度“TA”,用它作为监测UTC（NTSC）、UTC（JATC）和原子钟运转情况的参考,给出TA-UTC（NTSC）、TA-UTC（JATC）、以及每个钟相对于TA的速率曲线。通过选用窗体上设置的各个按钮,能很方便地监测原子钟和测量设备的运行情况。位于陕西蒲城的BPL监控室可以通过远程局域网得到NTSC守时实验室的数据,实时运行本软件,并用TA作为参考,即可监测BPL监控室原子钟运行情况,并且对BPL发播工作钟时间T（PU）进行监测和频率驾驭,以实现T（Pu）同步到扩形（NTSC）。