[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

本發明涉及原子鐘運行可靠性監測技術領域，具體地說，涉及原子鐘運行可靠性監測方法和裝置。其包括中央處理器、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，以對原子鐘的運行狀態進行顯示。本發明中通過復現性能評估、準確性能評估以及原子束性能評估單元對原子鐘運行開機前進行監測，避免出現異常開機的現象，提高運行的可靠性，并結合狀態指示模塊對原子鐘的運行狀態進行顯示。

技術領域

本發明涉及原子鐘運行可靠性監測技術領域，具體地說，涉及原子鐘運行可靠性監測方法和裝置。

背景技術

在科研或者實驗中，對時間的要求非常苛刻，一般的時鐘無法滿足科研或者實驗對精度的需求，通常會使用到原子鐘。

原子鐘利用原子物理學的原理，原子是按照不同電子排列順序的能量差，也就是圍繞在原子核周圍不同電子層的能量差，來吸收或釋放電磁能量的，這里電磁能量是不連續的，當原子從一個“能量態”躍遷至低的“能量態”時，它便會釋放電磁波，這種電磁波特征頻率是不連續的，即共振頻率。

但原子鐘在開機前不能夠對其整個過程的狀態進行評估，而是通過人為的去檢測和判斷，非常的浪費開機時間，并使運行的可靠性降低。

發明內容

本發明的目的在于提供原子鐘運行可靠性監測方法和裝置，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供原子鐘運行可靠性監測裝置，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。

作為本技術方案的進一步改進，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。

作為本技術方案的進一步改進，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，振吸收泡還包括濾光泡，從而通過填充有濾光泡對光源進行濾光，然后再將濾光后的光源傳輸至含有和緩沖氣體的共振吸收泡內。

作為本技術方案的進一步改進，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。

作為本技術方案的進一步改進，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，從而改變壓控晶振信號的輸出，進而改變DDS外部參考時鐘的頻率，使整個系統完成閉環。

本發明目的之二在于，提供了原子鐘運行可靠性監測方法，包括上述中任意一項所述的原子鐘運行可靠性監測裝置，包括如下方法步驟：

S1.1、系統重啟；

S1.2、復現性能評估；