国家标准计划《微波冷原子钟性能表征及测量方法》由 TC578(全国量子计算与测量标准化技术委员会)归口 ,主管部门为国家标准委。
主要起草单位 中国计量科学研究院 、中国科学院国家授时中心 、中国科学院上海光学精密机械研究所 、北京无线电计量测试研究所 、成都天奥电子股份有限公司 。
| 17 计量学和测量、物理现象 |
| 17.080 时间、速度、加速度、角速度的测量 |
| 编号 | 语种 | 翻译承担单位 | 国内外需求情况 |
|---|---|---|---|
| 1 | EN | 中国计量科学研究院 | 国内外几十家单位从事微波冷原子钟的研究,所研究的铯喷泉钟、铷喷泉钟、积分球钟、小型下落式冷原子微波钟,以及其他利用冷原子微波频段跃迁作为量子参考频率的原子钟已经在守时和卫星导航系统等领域被广泛应用并发挥了十分重要的作用。 国外研究微波冷原子钟的单位多为研究所,大学和公司,如法国SYRTE、德国PTB、美国NIST、美国USNO、英国NPL等研制了微波冷原子钟并参与驾驭国际原子时,英国NPL研制了商品化的喷泉钟,法国μQUANS公司开发了基于积分球原理的微波冷原子钟商品Muclock,美国AOsense公司推出了型号为AOS-CAFS-1-X的微波冷原子钟商品,美国SpectraDynamic公司开发了基于磁光阱冷却的微波冷原子钟商品cRb-Clock。国外微波冷原子钟的很多参数的表征及评价测量方法,没有相关标准。 国内研制单位多为研究所和大学,如中国计量科学研究院、中国科学院国家授时中心、中国科学院上海光学精密机械研究所、北京无线电计量测试研究所等,各单位微波冷原子钟的研究已经接近或达到国际先进水平,国内成都天奥电子推出了小型的基于磁光阱冷却和喷泉型的微波冷原子钟产品TA6000,中国计量科学研究院的铯喷泉和铷喷泉钟也已经实现了商品化。但尚未形成相关标准。 |
微波冷原子钟是时间-频率的计量仪器,其利用冷原子团为量子参考体系,具有高频率稳定度、高频率准确度、高频率复现性和低频率漂移,其被广泛用于守时、卫星导航系统、深空探测工程、计量体系、测绘、高速通信、电力电网、数字电视、信息高速公路、地震监测网、科学研究等领域。
微波冷原子钟按照使用功能分类,分为基准钟/次级基准钟和守时钟两大类;按照结构设计,主要包括喷泉钟、积分球钟、小型下落式冷原子微波钟,以及其他利用冷原子微波频段跃迁作为量子参考频率的原子钟等。
作为基准钟/次级基准钟使用的微波冷原子钟直接输出复现秒定义(133Cs)/次级定义(87Rb)的钟跃迁频率,并评定其频率相对不确定度,一般为铯喷泉钟/铷喷泉钟,其性能表征及评价测量参数主要有频率稳定度、频率相对不确定度和运行率;作为守时钟使用的微波冷原子钟长期连续输出标准频率信号,其性能表征及评价测量参数主要有频率稳定度、频率偏差、频率复现性、频率漂移率和相位噪声。
上述每个参数的表征及评价测量方法也不同,比如频率相对不确定度,不同研制单位考虑的分项不尽相同,难以进行有效的性能评估分析。
为了推进微波冷原子钟的研制和应用,对微波冷原子钟性能进行评估以保证测量频率值的稳定性、准确性、可靠性和一致性,需要对各性能参数和评定方法进行规范,形成标准。
本文件界定了微波冷原子钟的分类和功能,描述了表征微波冷原子钟性能的重要参数及其测量方法,适用于微波冷原子钟技术研究、产品研制和评价测试考核。 本文件所涵盖的微波冷原子钟,按照其功能分类,包括了两大类,一类是作为基准钟/次级基准钟使用的微波冷原子钟,另外一类是作为守时钟使用的微波冷原子钟。