第十一章时间频率计量.PPT

精思国计细量民生 精思国计细量民生 《计量学基础》教学课件 中国计量学院计量测试工程学院《计量学基础》 课程组组织编写 机械工业出版社 普通高等教育测控信息技术规划教材 * 精思国计细量民生 第十一章 时间频率计量 时间的概念在物理学的发展中有着重要的地位，它用于描述事件之间的顺序，并与空间概念一起用于描述事件之间的存在状态。频率是时间的导出量，它是周期运动复现的度量。 在当今科技发展的过程中，时间、频率的计量变得越来越重要。 一 时间、频率的定义 时间是一个基本物理量，是七个基本单位之一 单位：S 频率描述的是在单位时间内某现象所重复的次数，它是时间的导出量 单位是:Hz 二者关系：f=1/T * 精思国计细量民生 第一节 时间频率的基本名称与概念 二 时标 1、世界时（UT） 2、历书时（ET） 3、原子时（AT）、国际原子时(TAI) 4、世界协调时（UTC） * 精思国计细量民生 第一节 时间频率的基本名称与概念 1、世界时 具有很高的稳定度和重复性的周期可以用来定义时间单位，首先，人们选择了地球的自转周期，人们把地球自转一圈的时间称为一个地球日，把全年长短不一的地球日取平均值，得到一个平太阳日。 世界时的秒定义:一S等于平太阳日的86400分之一 平太阳日的准确度只有“ ” * 精思国计细量民生 第一节 时间频率的基本名称与概念 2、历书时 基于地球公转 历书秒：1s为1900年1月10日历书时12时起算的回 归年的19747 缺点：测算复杂，使用不便 * 精思国计细量民生 第一节 时间频率的基本名称与概念 3、原子时（AT）、国际原子时（TAI） 原子或者分子跃迁的时候辐射或吸收一定频率的电磁波，这种电磁波的频率稳定性相当高，利用其定义秒可使秒的准确度大大提高 国际原子时（TAI）的时间单位是原子秒。 国际原子时是以世界各国授权实验室所保持的原子钟读数为依据，并经理论修正得到的。 铯原子钟的准确度已经达到了 * 精思国计细量民生 第一节 时间频率的基本名称与概念 协调世界时由原子时和世界时结合而成。 出现原因：准确的时间间隔和不均匀的时刻之间的矛盾 解决问题：闰秒 * 精思国计细量民生 4、协调世界时（UTC） 第一节 时间频率的基本名称与概念 自从1967年第13届国际剂量大会将时间间隔单位定义为原子秒以来，已经先后研制成功了三代铯原子基准装置，即： 磁选态热束型 光抽运热束型 激光冷却铯原子喷泉型 三种基准的准确度均达到了10-15量级 * 精思国计细量民生 第二节 时间频率的基准 一、铯原子时间频率基准的工作原理 设法使原子或分子受到激励，使其产生能级跃迁就能够得到其相应的稳定而又准确的频率。 由于铯-133 的能级十分稳定，利用铯-133 的某一固定跃迁，可以制成国际标准计时器。 特点：高度的可靠性和可复制性。 * 精思国计细量民生 第二节 时间频率的基准 精思国计细量民生 * 第二节 时间频率的基准 精思国计细量民生 * 第二节 时间频率的基准 铯原子钟 （摘自百度） * 精思国计细量民生 第二节 时间频率的基准 激光冷却铯原子喷泉钟 利用激光制冷的低温使得铯原子象喷泉一样“升降”而得名。 优点：信号的解析度比传统的铯原子钟高100倍以上，也使铯原子成为目前准确度最高的时频基准，准确度可以达到 甚至 量级 * 精思国计细量民生 第二节 时间频率的基准 激光冷却铯原子喷泉钟 精思国计细量民生 * 第二节 时间频率的基准 一 搬运钟 缺点：花费高，并且服务范围有限，现在已经较少采用。 二 有线时频传递 优点：工作可靠、成本低廉、可满足中等准确度时间用户的要求 准确度可达1ms * 精思国计细量民生 第三节 时间频率的传递和校准 三 无线时频传递 专用时频传递系统 短波 长波 兼用时频传递系统 * 精思国计细量民生 第三节 时间频率的传递和校准 四 卫星时频传递 优点：覆盖面积广、受大气层和电离层干扰小、可靠性高、与导航、通信、气象、电视广播等服务兼容。 它是目前潜力最大，受重视程度最高的时频传递技术 * 精思国计细量民生 第三节 时间频率的传递和校准 利用卫星进行时频传递的实现方法 利用卫星进行时间频率对比的方法可以分为“有源”和“无源”两类。 无源又可分为单向法和双向法 单向法准确度：10～～50μs 双向法分为两种： 闭环两次转发 开环一次转发 * 精思国计细量民生 第三节 时间频率的传递