[發明專利]原子鐘運行可靠性監測方法和裝置

在審

• 申請號: 202110116145.8
• 申請日: 2021-01-27
• 公開（公告）號: CN112817220A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 雷海東
• 申請（專利權）人: 江漢大學
• 主分類號: G04D7/00
• 分類號: G04D7/00;G04F5/14
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司 11570
• 代理人: 劉杰

1.原子鐘運行可靠性監測裝置，其特征在于，包括中央處理器、評估系統以及狀態指示模塊；評估系統與中央處理器連接；指示模塊與中央處理器的輸出端連接，其中：

評估系統包括復現性能評估模塊、準確度性能評估模塊、原子束性能評估模塊、開機性能評估模塊和物理系統作用時間評估模塊；復現性能評估模塊的輸出端與準確度性能評估模塊連接；準確度性能評估模塊的輸出端與原子束性能評估模塊連接；原子束性能評估模塊的輸出端與開機性能評估模塊；開機性能評估模塊的輸出端與物理系統作用時間評估模塊連接，且評估系統包括復現性能評估模塊、準確度性能評估模塊、原子束性能評估模塊、開機性能評估模塊和物理系統作用時間評估模塊均與中央處理器雙向連接。

2.根據權利要求1所述的原子鐘運行可靠性監測裝置，其特征在于：所述復現性能評估模塊包括隔離放大器、多位計數模塊和磁場電流補償模塊；所述中央處理器還包括寄存器，其中：

中央處理器的輸入端與隔離放大器連接，以通過隔離放大器向外輸出信號；中央處理器的輸出端與磁場電流補償模塊和多位計數模塊連接；多位計數模塊的輸出端與寄存器連接；寄存器與中央處理器雙向連接；另外隔離放大器的輸出端與多位計數模塊連接；隔離放大器的輸入端還與原子鐘連接；原子鐘的輸入端與磁場電流補償模塊連接。

3.根據權利要求1所述的原子鐘運行可靠性監測裝置，其特征在于：所述原子束性能評估模塊包括共振吸收泡和光電檢測模塊；光電檢測模塊的輸入端與中央處理器連接；中央處理器的輸出端與共振吸收泡連接并形成傳統探測電路；共振吸收泡用于吸收光源。

4.根據權利要求1所述的原子鐘運行可靠性監測裝置，其特征在于：所述準確度性能評估模塊包括壓控晶振模塊、DDS和鑒頻環路；所述壓控晶振模塊與DDS和中央處理器連接，分別形成外部時鐘1和外部時鐘2信號；中央處理器的輸入端與鑒頻環路連接；鑒頻環路的輸入端與DDS連接。

5.根據權利要求4所述的原子鐘運行可靠性監測裝置，其特征在于：所述中央處理器與DDS內部的FSK調制信號具有同頻同相的同步鑒相信號以及鑒頻信號，并進行同步鑒相處理，得到相應的壓控信號作用于壓控晶振模塊。

6.原子鐘運行可靠性監測方法，包括權利要求1-5中任意一項所述的原子鐘運行可靠性監測裝置，其特征在于：包括如下方法步驟：

S1.1、系統重啟；

S1.2、復現性能評估；

S1.3、準確性能評估；

S1.4、原子束性能評估；

S1.5、對評估進行顯示。

7.根據權利要求6所述的原子鐘運行可靠性監測方法，其特征在于：所述S1.2中復現性能評估的評估步驟如下：

S2.1、多位計數模塊將f0頻率計數值送至寄存器；

S2.2、中央處理器完成對寄存器計數值訪問；

S2.3、中央處理器在獲得頻率計數值后進行內部處理，并改變原子鐘磁場電流補償模塊輸出。

8.根據權利要求6所述的原子鐘運行可靠性監測方法，其特征在于：所述S1.4中原子束性能評估的評估步驟如下：

S3.1、利用充有氣體的光譜燈向共振吸收泡發出光；

S3.2、濾光泡對光譜燈發出的光進行過濾；

S3.3、共振吸收泡對光進行共振吸收，并將形成的透射光發送至光電檢測模塊，以將光信號轉化為電信號。

9.根據權利要求8所述的原子鐘運行可靠性監測方法，其特征在于：所述S3.3中光電檢測模塊利用A/D采樣器獲取原子的吸收曲線和微商曲線。

10.根據權利要求8所述的原子鐘運行可靠性監測方法，其特征在于：所述S1.4中原子束性能評估的電感應性能評估公式：

其中，K為微商曲線的斜率；τ為原子的作用時間；N為原子基態能級；S為原子輻射能量；S為吸收曲線的斜率。