六十年,我们一路走来——写于庆祝河南省煤田地质局建局60周年之际

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空间主动型氢脉泽多段式C场设计与仿真分析

为降低氢脉泽由C场不均匀导致的跃迁频率相对变化率,提出了三段螺线管和四组线圈两种C场组件设计方式。利用轴线上磁场的高阶展式计算了L=0.05～0.5的三段螺线管构造匀强磁场时的安匝比以及螺线管间距,并选择L=0.2～0.45的三段螺线管进行了磁场的有限元分析,给出了不同宽度的三段螺线管磁场非均匀度分布。其中L=0.45的三段螺线管在储存泡区域的最大非均匀度为0.105%,相应的跃迁频率相对变化率为1.02×10^-13。采用相同的方法计算了四组线圈以及五组线圈构造匀强磁场时线圈间的安匝比和间距,并对线圈内的磁场进行了有限元仿真,给出了非均匀度分布,四组线圈式C场筒内磁场在储存泡区域的非均匀度最大值为0.066%,相应的跃迁频率相对变化率为6.42×10^-14。     

氢脉泽调制技术和研究

对于氢原子钟,由于微波谐振腔的腔牵引效应以及外部环境温度的变化,影响谐振腔的振荡频率,导致氢原子钟长期频率稳定度降低。为了修正这种情况,使用腔自动调谐方式实现谐振腔的频率稳定在工作频率上。目前国内外主要采用的腔自动调谐技术包括3种:外部探测信号调谐方式、微波腔频率开关调谐方式和Qa调制方式。对外部探测信号调谐方式和微波腔频率开关调谐方式进行分析,并在上海天文台SOHM-4型外部探测信号调谐方式的基础上进一步探索微波腔频率开关调谐方式。基于数字信号处理器进行电路设计与程序开发,最终在SOHM-4型氢原子钟上实现腔自动调谐。     

氢原子钟的数字温控设计

为了实现氢原子钟的数字温度控制,基于温度检测和控制的基本原理设计一套有两级控温(包括氢钟内炉和外炉)的恒温控制系统,温度控制系统主要由电桥电路、模数转换电路、温度计算和比例积分微分(Proportional-Integral-Derivative, PID)控制系统,脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation, PWM)输出电路、加热丝组成。在环境温度21℃到25℃时,实现了数字温控系统0.002℃的温度稳定度,证明了数字电路对氢钟控温的可行性。     

氢原子钟辅助电子学系统电路设计改进

氢原子钟辅助电子学系统已稳定工作多年,但是与目前的先进技术相比,原来的设计理念已显陈旧,同时暴露出外围电路庞杂、故障点比较多、问题查找困难等诸多问题;运用ARM+FPGA模式对电路进行了改进,其中运用12 bit高精度模数转换芯片实现参数采样,数字化设计改进氢原子钟智能温度控制系统,采用直接数字式频率合成器(Direct Digital Synthesizer,DDS)技术设计产生综合器频率信号,简化设计实现氢原子钟的通信功能;从测试结果来看,提高了参数的采样精度,数字化的智能温控模式实现了温度的自动化智能调整,直接式频率合成器技术简化了设计电路,基于i Coupler磁隔离技术的隔离型RS-232接口收发器设计提高了接口的稳定性;从整体设计来看,大大简化了设计电路,提高了系统性能及可靠性。     

六十年，我们一路走来--写于庆祝河南省煤田地质局建局60周年之际

我们从风风雨雨中走 来为了唤醒沉睡的宝藏 为“四化”提供能源食粮 跨越黄河长江 走遍四面八方 “彩虹”作被暖洋洋 “五岳”为床睡得香 狂风为我送凉爽 暴雨为我洗衣裳