本文關鍵詞：銫噴泉鐘系統(tǒng)優(yōu)化相關技術研究

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【摘要】：時間頻率是國家重大信息基礎設施和重要戰(zhàn)略資源，，是國民經(jīng)濟建設、國防建設和科學研究的重要技術基礎。時間頻率在全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)、深空探測、基礎研究、高速通信、電力電網(wǎng)等領域有重要的應用。依照1967年第十三屆國際計量大會(CGDM)通過的新定義，秒的定義從天文秒改為原子秒，這一定義使得秒成為當今世界各種科學技術測量中最為精確的物理單位。銫原子鐘是復現(xiàn)秒定義的基準裝置，其中最新一代的實驗室型基準銫鐘——激光冷卻-銫原子噴泉鐘是目前國際上各國計量院復現(xiàn)現(xiàn)行秒定義的手段。各個國家的銫基準鐘的頻率準確度代表著國家時間頻率計量體系的水平，是一個國家戰(zhàn)略競爭力的重要標志之一。代表目前中國最高水平，由中國計量科學研究院自主研發(fā)的NIM5銫原子噴泉鐘雖然不確定度已經(jīng)達到2E-15，但目前仍處于國際第二梯隊的水平，中國計量科學研究院在對NIM5進行系統(tǒng)維護和改進升級的同時，也一直致力于對新一代NIM6銫原子噴泉裝置的研究，有希望使銫噴泉鐘的不確定度與穩(wěn)定度上升到一個新的臺階，進入國際先進行列。 本論文圍繞中國計量科學研究院自主研發(fā)的已在運行中的NIM5銫噴泉鐘以及正在計劃搭建的新一代NIM6銫原子噴泉鐘展開，對銫噴泉鐘系統(tǒng)優(yōu)化的幾個相關技術進行研究，研究的內(nèi)容主要包含以下幾個方面： （1）完成NIM6銫原子噴泉鐘激光頻率功率控制系統(tǒng)的設計。研究NIM6對激光頻率功率的控制要求，設計了基于聲光調(diào)制器AOM的控制系統(tǒng)，著重介紹了控制系統(tǒng)中的核心部件：聲光調(diào)制器（AOM）驅(qū)動源的設計與制作，并對驅(qū)動源的性能進行了測試，測試表明其滿足NIM6對激光頻率功率的控制要求。 （2）完成NIM6時序及數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的設計。研究NIM6測控系統(tǒng)的控制要求，對系統(tǒng)的硬件進行了選型，根據(jù)用戶的需求結合硬件在LabVIEW平臺上編寫了銫原子噴泉鐘的控制程序，對系統(tǒng)進行了測試，測試表明軟件運行穩(wěn)定可靠，軟件控制下的硬件運行良好，輸出與輸入滿足控制需求。 （3）完成相位波動測量系統(tǒng)的設計與微波干涉開關性質(zhì)的研究。自行搭建微波相位波動測量系統(tǒng)，對NIM5中使用的微波干涉開關進行了測試，對測試結果進行了分析，并將結果用于NIM5不確定度的評定以及對NIM6的優(yōu)化之中。
【關鍵詞】：銫原子噴泉鐘 激光頻率功率控制 時序控制 相位波動 熱效應
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH714.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-15
• 1.1 量子頻標概述9-10
• 1.2 銫噴泉鐘簡介10-11
• 1.3 銫原子噴泉鐘國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11-14
• 1.4 論文主要研究內(nèi)容與思路14-15
• 第2章 銫原子噴泉鐘工作過程及其性能評定依據(jù)15-23
• 2.1 銫噴泉鐘工作過程15-19
• 2.1.1 原子裝載冷卻15-16
• 2.1.2 上拋過程16
• 2.1.3 后冷卻過程16
• 2.1.4 選態(tài)過程16-17
• 2.1.5 微波激勵過程17
• 2.1.6 探測過程17-19
• 2.2 銫原子噴泉鐘性能衡量指標19-22
• 2.2.1 頻率準確度19-21
• 2.2.2 頻率穩(wěn)定度21-22
• 2.2.3 頻率準確度與穩(wěn)定度的關系22
• 2.3 本章小結22-23
• 第3章 銫原子噴泉鐘激光頻率功率控制系統(tǒng)的設計23-40
• 3.1 激光頻率功率控制系統(tǒng)總體設計方案23-24
• 3.2 AOM 驅(qū)動源設計要求24
• 3.3 基于 DDS 的聲光調(diào)制器（AOM）驅(qū)動源的設計與制作24-39
• 3.3.1 DDS 芯片 AD9954 介紹25-27
• 3.3.2 AOM 驅(qū)動源的總體設計27-29
• 3.3.3 基于 LabVIEW 的頻率控制軟件編寫29-34
• 3.3.4 功率控制模塊設計34-36
• 3.3.5 AOM 驅(qū)動源輸出信號測試36-39
• 3.4 本章小結39-40
• 第4章 NIM6 時序及數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)40-55
• 4.1 NIM6 時序及數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)硬件設計40-44
• 4.2 時序控制與數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)軟件設計44-51
• 4.2.1 軟件需求分析44-46
• 4.2.2 軟件設計46-51
• 4.3 時序及數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)性能測試51-54
• 4.3.1 時序完整性測試51-52
• 4.3.2 控制時間精度測試52-53
• 4.3.3 時序生成系統(tǒng)同步性測試53-54
• 4.4 本章總結54-55
• 第5章 相位波動測量系統(tǒng)設計與微波干涉開關性質(zhì)的研究55-63
• 5.1 NIM5 微波源結構55-56
• 5.2 相位波動測量系統(tǒng)設計56-60
• 5.2.1 測量基本原理56-58
• 5.2.2 系統(tǒng)硬件設計58
• 5.2.3 數(shù)據(jù)處理軟件設計58-60
• 5.3 測試結果分析60-62
• 5.3.1 單次開關測試結果分析60
• 5.3.2 兩次開關測試結果分析60-62
• 5.4 本章小結62-63
• 結論63-64
• 參考文獻64-68
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單68-69
• 致謝69

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王義遒;時間頻率量的特征及其對時頻系統(tǒng)建設的影響[J];時間頻率學報;2003年02期

本文編號：917508