[實用新型]原子鐘長穩優化裝置

有效

• 申請號: 201220125813.X
• 申請日: 2012-03-29
• 公開（公告）號: CN202563269U
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 詹志明;雷海東
• 申請（專利權）人: 江漢大學
• 主分類號: G04F5/14
• 分類號: G04F5/14
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司 11138
• 代理人: 徐立

技術領域

本實用新型涉及原子鐘領域，特別涉及一種原子鐘長穩優化裝置。

背景技術

原子鐘的長期穩定度是衡量原子鐘性能的一個重要指標，其主要受原子鐘的長期漂移特性的影響。由于目前沒有物理模型對長期漂移的原因進行解釋，因此，在測量和改進原子鐘的長期穩定度時，必須設計大量的參數優化實驗，以選出原子鐘的長期穩定度最佳工作參數點。

其中，影響長期穩定度的系統參數眾多，包括燈溫、腔溫、微波功率等，所以選取所有相關參數進行全面的參數優化實驗，在實際操作中基本上是不可能的。傳統的參數優化實驗通常是采用優化裝置對系統參數逐個優化。首先，優化第一個系統參數：固定其余系統參數的值，對該第一個系統參數進行調節，測量原子鐘的頻率信號輸出的穩定度，選擇穩定度最高時的值作為該第一個系統參數的最優值；然后優化第二個系統參數：將已優化的系統參數固定在其最優值，并固定其余未優化的系統參數的值，獲取該第二個系統參數的最優值；重復前述步驟，直至獲得所有系統參數的最優值，所有系統參數的最優值的組合即為前述原子鐘的最佳工作參數點。具體地，以燈溫、腔溫為例，首先，先將腔溫固定，調節燈溫，獲取燈溫的最優值；然后，將燈溫固定在該最優參數點，調節腔溫，獲取腔溫的最優值；最后，將燈溫和腔溫的最優值的組合作為原子鐘的最佳工作參數點。

在實現本實用新型的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題：

改變前述系統參數優化的順序，如預先固定燈溫而不是腔溫，會產生另外的最佳工作參數點。這是由于傳統的參數優化實驗是采取預先固定某些系統參數的方法，忽略了各系統參數之間存在交互作用的影響。相應地，用于傳統參數優化實驗的優化裝置結構復雜，導致最終得到的最佳工作參數點不準確，進而限制了原子鐘的長期穩定度的進一步提高。

實用新型內容

為了提高原子鐘的長期穩定度，本實用新型實施例提供了一種原子鐘長穩優化裝置。所述技術方案如下：

一種原子鐘長穩優化裝置，其特征在于，所述裝置包括：

用于設置多個工作參數點的設置模塊；每個所述工作參數點包括多個實驗點且每個實驗點對應不同的待優化參數，每個所述待優化參數對應多個實驗點且對應的實驗點數量相同，與同一個待優化參數相對應的實驗點均勻分布在所述待優化參數的取值范圍內且包括所述取值范圍的兩端點，每兩個所述工作參數點中最多只有一個實驗點相同，且各個所述實驗點在所有所述工作參數點中出現的次數相等；所述待優化參數包括燈溫、腔溫和C場電流；

用于根據各所述工作參數點中對應燈溫的實驗點，調節原子鐘的物理系統中光譜燈的溫度的燈溫調節模塊；

用于根據各所述工作參數點中對應腔溫的實驗點，調節所述物理系統中微波腔的溫度的腔溫調節模塊；

用于根據各所述工作參數點中對應C場電流的實驗點，調節所述物理系統中C場線圈的通電電流大小的C場電流調節模塊；以及

用于測量各所述工作參數點對應的原子鐘的輸出頻率與標準時鐘源的頻率差，并根據所述頻率差選擇最佳工作參數點的測量模塊；

所述設置模塊分別與所述燈溫調節模塊、所述腔溫調節模塊、所述C場電流調節模塊和所述測量模塊相連；所述燈溫調節模塊與所述光譜燈相連；所述腔溫調節模塊與所述微波腔相連；所述C場電流調節模塊與所述C場線圈相連；所述測量模塊與所述原子鐘的隔離放大器相連。

其中，所述燈溫調節模塊還用于，

對所述最佳工作參數點中對應燈溫的實驗點進行微調；

相應地，所述測量模塊還用于，

測量微調后所述原子鐘輸出頻率與標準時鐘源的頻率差，并根據所述頻率差確定所述最佳工作參數點中對應燈溫的最優實驗點。

其中，所述燈溫調節模塊具體包括：

用于為所述原子鐘的光譜燈加熱的第一加熱單元；

用于測量所述光譜燈的溫度并將測得的溫度轉換為電壓值的第一電橋單元；

用于將所述電橋單元輸出的電壓值差分放大的第一差分放大單元；

用于采集所述差分放大單元輸出的電壓值并轉換為數字信號的第一模數轉換單元；以及

用于根據所述模數轉換單元轉換的數字信號控制所述加熱單元是否工作的第一處理單元；

所述第一加熱單元與所述第一處理單元相連；所述第一電橋單元分別與所述第一差分放大單元和所述第一處理單元相連；所述第一差分放大單元與所述第一模數轉換單元相連；所述第一模數轉換單元與所述第一處理單元相連。

其中，所述腔溫調節模塊具體包括：

用于為所述原子鐘的微波腔加熱的第二加熱單元；