上海天文台氢原子钟的研制进展

氢原子钟的早期发展 上海天文台1970年开始氢原子钟的研制,1972年研制成功。一共研制了6台这种实验室型的氢原子钟。这些标准主要用于VLBI国际联测和频率测最的参考标准。它们的设计特征和性能指标在文章[1-3]中已经描述过了。图1是两台这种标准的照片。     

守时用小型氢原子钟

氢原子钟是一种高精度的现代时间和频率标准,由于它是目前国际上各种实用原子时频标准申稳定度最高的一种,从而,在国防、空间和现代科学实验中有着重要的应用。 在我国,上海天文台在1972年研制成功我国第一台氢原子钟后,在此基础上又于1987年研制成功一种可整体搬运的工程型氢原子钟,并已小批量生产了多台,用于军事、VLBI、原子时守时系统等项目中。     

空间载钟的天体物理学实验

原子钟在空间天体物理测量中起着重要作用。最近研制的氢原子钟,对于超过1,000秒的平均时间间隔,其稳定度好到10~(-16)。这些装置对空间VLBI高精度的角度测量以及多普勒技术高精度测距和测速是非常适用的。本文主要概述几个通常感兴趣的空间载钟的天体物理实验.为了作这些测量,实验必须扩展到太阳系内进行。     

上海天文台氢原子钟稳定度已达到10~(-15)

上海天文台使用中的氢原子钟,近年来特别是1985年以来,进行了某些根本性的改进。最近的性能测试表明,改进后的氢钟稳定度性能有了很明显的改善,对于超过100秒取样时间的稳定度均已达到10~(-15)量级,进入国际先进水平。其具体情况如下: 一、主要改进措施 1.设计并建造了近实体型胶-泡结构。有许多因素影响氢脉泽的频率稳定度性能,其中最主要的不稳定性源是来自腔频率牵引效应。腔频漂移多由     

上海天文台氢原子钟的使用、研究和改进

本文简述了上海天文台氢原子钟的研制及使用情况,通过对两台长期运转的观察和研究,着重分析了影响氧原子稳定度的各种因素。在分析的基础上,我们对自制氢钟不断采取了一些改进措施,并获得了预期的效果。使自制氢钟的性能在使用中不断提高.最后,绘出了历年来氢钟的测量结果.     

SOHM型氢钟在国家授时中心的运行情况分析

上海天文台研制的型号为SOHM-3和SOHM-4的3台氢原子钟在中国科学院国家授时中心(NTSC)已经运行了一年多时间。收集了每个氢原子钟与NTSC主钟的时间比对数据。数据的分析结果给出了这几台氢钟在不同采样间隔上的频率稳定度,也显示出1台氢钟明显的相位跳变,讨论了这种相位跳变的原因。比较了这3台氢钟和从美国进口的Symmetricom公司制造的氢钟的频率稳定度的温度变化效应,指出了上海天文台研究制的氢钟存在的主要问题。     

SOHM-4型氢原子钟的设计改进与初步性能

氢原子钟是一种最稳定的 (除极短测量时间间隔之外 )频率标准 ,但是环境温度变化及微波谐振腔老化会引起原子钟输出频率的变化 ,从而导致氢原子钟长期性能变差。为了减小这些影响 ,可借助一种自动调谐器来确保谐振腔的频率始终工作在所需的频率上 ,并采用新的温度控制系统来改善氢原子钟的长期性能。针对这些年来许多氢钟出现的有关问题 ,上海天文台在借鉴国外氢钟实验室经验的基础之上 ,对原有氢钟进行了技术改造 ,并为国家授时中心研制了SOHM - 4型氢原子钟。对该型氢原子钟技术改造特点作了介绍 ,并给出了期望的性能指标及初步的测试结果     

上海天文台新一代氢脉泽频率标准的研制

一种用来装备中国VLBI网络的新型氢脉泽标准已在上海天艺台研制成功。这种新型氢对标准是一种的可靠的和可搬运的小型氢钟。本将描述它的机械和电子学设计特点，并与上海天台早期制造的氢钟进行了详细的比较，章给出了新的小型氢钟的初步测试数据和预期的稳定性能。并且展示了这种新型氢钟在制造过程中的一些照片。     

小型氢原子钟监控系统的研制

该文介绍了目前上海天文台正在研制的小型氢原子钟的监控系统。它可监控氢钟的工作情况，实现氢钟的自动启闭、参数自动检测、自动报警，可控制综合器的频率变化、微波腔温度、氢离子流的大小。     

上海中新型氢原子钟的性能评定

一种实用型氢原子钟已在上海天文台研制成功并投入使用，这篇文章描述它的设计特点，频率稳定度测试以及它的环境性能测试。测试和实用结果表明，在频率稳定度性能以及对磁场、温度和气压灵敏度等环境性能方面较之上海天文台早期实验室型氢原子钟均有根本性的改善。频率稳定度在1秒到10秒之间呈现τ^-1特征，σy（τ）＝2.2×10^-13/τ；10秒到500秒之间呈现τ^-1/2特征，σy(τ)＝5.5×10^-14/τ^1/2；而取样时间1000秒左右的最好稳定度在3－5×10^-15。测量的温度灵敏度为1－3×10^-14/℃；磁场灵敏度为1.1×10^-12／G，气压灵敏度为4×10^-16/mmHg。     

上海天文台原子频标研究50年

中国科学院上海天文台1958年开始原子频标的研究，先后研制成功氨分子钟和各种类型的氢原子钟，并实现主动型氢钟的商品化生产。迄今为止，已经研制生产主动型氢钟60多台，广泛用于科学技术各领域。该文简单介绍了上海天文台原子频标的发展、性能指标的改进和氢钟的应用概况，并对今后的发展前景进行了展望。     

星载氢钟VLBI观测实验及分析

中国计划于2025年左右建立月球轨道VLBI (Very Long Baseline Interferometer)测站,将会搭载被动型星载氢钟作为时间频率标准.由于是首次在VLBI观测中使用星载氢钟,需要研究和验证其可行性.因此,利用星载氢钟作为频率基准开展了VLBI观测.实验时,分别使用主动型地面氢钟和被动型星载氢钟作为频率基准,利用上海天文台佘山25 m射电望远镜和其他测站对我国火星探测器天问一号进行了交替VLBI观测.数据处理分析结果表明,基于地面氢钟与星载氢钟的VLBI残余群时延标准差均在0.5 ns以内,表明星载氢钟可满足深空探测VLBI测定轨的精度要求,验证了其作为月球VLBI测站频率基准的可行性.     

一种微型化铷原子钟

报道了一种微型化铷原子钟,它采用一种新型陶瓷填充微波腔来减小物理部分体积,其铷光谱灯采用升压电路以实现快速点亮,整机电子线路采用低电压技术,在国内首次对这类铷钟实现12V直流供电,并且首次对这类铷钟加入与外秒同步的功能。该铷原子钟体积为190mL,开机3min后可实现锁定,锁定后频率稳定度为1．5×10^-11／√τ（τ：1～1000s）,稳态功耗为5．5W。     

上海天文台氢脉泽在澳大利亚帕凯斯天文台试验(英文)

1993年11月4日－12月15日,上海天文台氢脉泽安装在澳大利亚帕凯斯天文台。本文给出在此期间这台红脉泽的试验结果。这次试验的主要目的是测定这台氢脉泽作为VLBI频率标准的性能AShanghaiObservatoryhydrogenmaserwasinstalledattheParkesObservatoryfrom4Novemberto15December1993.Thisreportpresentstheresultsoftestsperformedonthemaserduringthisperiod.ThetestsweremainlyaimedatdeterminingtheperformanceofthemaserasaVLBIfrequencystandard.TheShanghaimaserwasinstalledinthe"maserhut",alongsidetheobservatoryfrequency…     

流动VLBI站氢原子钟的研制与性能测试

氢脉泽是射电天文所必需的频率标准.文中对为流动vLBI站研制的新一代氢脉泽的物理结构特点进行了讨论，包括对腔泡结构、磁屏蔽、原子束光学系统等.同时性能测试表明在80秒到1天之间频率稳定度优于1×10     

一种基于小波变换的氢铯联合守时算法研究

氢铯联合守时方法主要是研究两类性能不同的原子钟的有效组合而产生稳定的时间尺度.基于此,研究了一种联合守时算法,取得了初步结果.算法首先通过铯原子钟建立参考时间尺度,用于估计氢原子钟的速率和频率漂移;其次,利用小波多尺度分解的方法降低氢原子钟钟差多种噪声的影响;最后,利用氢原子钟的可预测性能,建立由氢原子钟产生的时间尺度.此算法的优点在于产生的时间尺度充分利用了氢原子钟的短期稳定度、氢原子钟的可预测性能并考虑了测量钟差带来的多种噪声的影响,是一种优化的原子时尺度算法.     

氢脉泽频率稳定度测量系统

为了评定氢脉泽标准的性能，上海天台氢脉泽实验室研制了一套微机化的实时稳定度测量系统。这篇章描述了这个系统的特点和应用。     

VLBI测站时频自动切换系统的设计和实现

时频系统作为VLBI测站的主要设备之一,为测站提供稳定可靠的频率时间标准,其信号的好坏直接影响数据处理质量。时频系统的关键设备是氢原子钟,在工程应用中测站配备两台以上的氢原子钟以确保任务完成,但是由于有多路信号需要切换,且长时间切换会造成信号的中断,需要更换数据处理模型,严重的会引起数小时的数据丢失,因此如何做到快速高效地切换是值得研究的课题。提供一种经济有效的自动切换方法的研究和实现方式。     

高精度守时对原子钟性能的要求

该文根据NTSC 20多台原子钟的ADEV和HDEV的分析、BIPM发表的TAI系统中原子钟的速率公报和权重报告.讨论了在高精度守时系统中对原子钟频率稳定度的要求.建议用τ≈30 d铯钟的ADEV和氢钟的HDEV至少达到1E-14来作为一个钟能否用于高精度守时的判断标准.     

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。