专利名称：一种原子频标的温度系数检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及原子频标领域，特别涉及一种原子频标的温度系数的测量方法和
>J-U ρ α装直。
背景技术：
原子频标作为高稳定、高精度的时间同步源，正被广泛应用于航天、通讯、国防军事等众多领域。这些应用领域就要求原子频标能够适应各种苛刻的环境，尤其是工作温度。因为，工作温度的变化将会引起原子频标内部灯温、腔温等核心部件工作温度的变化，进一步造成原子超精细结构0-0跃迁频率的不稳定，最终影响频率输出的稳定性。因此，为了研究温度对原子频标输出的影响，需要对原子频标的温度系数进行测量。
实用新型内容为了解决现有技术的问题，本实用新型实施例提供了一种原子频标的温度系数检测装置。所述技术方案如下:本实用新型实施例提供了一种原子频标的温度系数检测装置，所述装置包括:用于控制原子频标的工作环境温度的恒温箱、用于测量所述原子频标输出频率的频率计数器、用于存储所述原子频标输出频率的寄存器以及用于根据所述原子频标的工作环境温度和所述输出频率计算所述原子频 标的温度系数的处理器；所述寄存器与所述频率计数器电连接，所述处理器同时与所述 恒温箱、所述频率计数器以及所述寄存器电连接。进一步地，所述装置还包括用于测量所述原子频标的实际工作环境温度的温度传感器。其中，所述频率计数器采用氢钟作为外部参考时钟。本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是:通过分别测量两个不同工作环境温度值时原子频标的输出频率，计算原子频标的温度系数，使得原子频标的温度系数测量方便可行，对研究及减小温度系数对原子频标的影响、提高原子频标的频率稳定度具有重要作用。
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本实用新型实施例一提供的原子频标的温度系数检测装置结构示意图；图2是本实用新型实施例一提供的原子频标的温度系数检测装置的工作原理流程图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。实施例一本实用新型实施例提供了 一种原子频标的温度系数检测装置，参见图1，该装置包括:用于控制原子频标I的工作环境温度的恒温箱2、用于测量原子频标I输出频率的频率计数器3、用于存储原子频标I输出频率的寄存器4以及用于根据原子频标I的工作环境温度和输出频率计算原子频标I的温度系数的处理器5 ;寄存器4与频率计数器3电连接，处理器5同时与恒温箱2、频率计数器3以及寄存器4电连接。进一步地，该装置还包括用于测量原子频标I的实际工作环境温度的温度传感器2A。其中，恒温箱2温度可控精度优于0.10C ;优选地，精度优于0.05°C。进一步地，上述温度传感器2A可以是热敏电阻等。因为，实际工作环境温度与恒温箱2的预设温度存在差别。所以，为了提高温度系数的测量精度，采用测得的实际工作环境温度进行计算。进一步地，频率计数器3的外部参考时钟可以是氢钟。原子频标I输出的频率信号直接送至频率计数器3，同时氢钟将信号送至频率计数器3作为时钟参考，频率计数器3在处理器5的控制使能信号作用下开始计数，并将测量结果送至寄存器4中存储。寄存器4在处理器5数据访问信号使能作用下，将频率计数器3的测量数据传送至处理器5中做数据处理。处理器5 —方面控制频率计数器3开始计数，另一方面对寄存器4存储的数据进行访问，同时还兼顾恒温箱2温度改变的控制功能及工作环境温度测量结果存储功能。最终计算原子频标的温度系数并输出。下面将结合图2对本实用新型提供的装置工作原理进行详细说明:步骤100:当原子频标的工作环境温度为Tl时,测量原子频标的输出频率fl。具体地，在测量原子频标的输出频率Π之前，该方法还包括:设置原子频标的工作环境温度。具体地，设置原子频标的工作环境温度包括以下步骤:A、将恒温箱的温度预设为T10，原子频标置于恒温箱内。该恒温箱优选为控温精度在±0.1°C范围内的恒温箱。B、待恒温箱内的温度恒定后，测量恒温箱内的温度Tl。具体地，可以在恒温箱中放置温度传感器(如热敏电阻)，通过该温度传感器测量恒温箱的实际温度，即原子频标实际的工作环境温度。因为现有温度传感元件的精度非常高，可以到0.01度，而恒温箱的控温精度大多只能在0.1度；所以，容易知道，采用温度传感器测量恒温箱中实际工作环境温度，可以提高测得的温度系数的精度。但值得说明的是，直接采用恒温箱的温度进行温度系数的计算也是可行的。优选地，在恒温箱以TlO工作至少30分钟后，测量恒温箱内的温度，以确保工作环境温度已经相对稳定，这样有利于提高测量精度。具体地，测量原子频标的输出频率fl，包括:在外部时钟参考作用下对原子频标的输出频率进行计数，完成N次采样，并对N次采样得到的采样值进行算术平均，得到原子频标的输出频率H。例如，在恒温箱中将原子频标的工作环境温度预设为T10=25°C，启动相应的恒温箱控温功能。在恒温箱以25°C的预定值工作30分钟以上，处理器通过访问置入恒温箱环境中的温度传感器，获得实际的温度信息Tl (Tl与TlO可能存在差异)，处理器使能频率计数器，使其在外部参考时钟作用下对原子频标输出信号频率进行计数，频率计数器完成N次采样(如N=100)，并将每次测量数据传送至寄存器，处理器通过对寄存器的访问获得频率计数N次采样的数据Π1、Π2、……、ΠΝ，并对N次采样得到的输出频率进行算术平均，获得Tl时原子频标输出频率fI。步骤200:当原子频标的工作环境为T2且T2不等于Tl时，测量原子频标的输出频率f2。测量输出频率f2的步骤与测量输出频率fl时的具体步骤相同，只需将恒温箱的温度预设为T20即可，这里不再赘述。步骤300:根据输出频率fl和输出频率f2计算原子频标的温度系数。具体地，可以根据以下公式计算原子频标的温度系数:
Λ f /温度系数;其 中，Af= f2-fl, f = (fl+f2)/2, ΛΤ=Τ2_Τ1。其中，原子频标的温度系数是指，原子频标的工作环境温度每变化1°C时，引起的原子频标输出频率的变化值与实际输出频率的比值。计算出的温度系数可为正，亦可为负。在具体应用中，在选择原子频标的工作环境温度变化范围时，可以根据实际原子频标工作条件进行设置，如实际应用中原子频标的工作环境温度为28°C，变化为±1°C，那么在测量时可以预设恒温箱中工作环境温度为:T10=27°C，T20=29°C，这样可以获得更接近于实际的温度系数值，即进一步提高了测量精度。本实用新型实施例通过分别测量两个不同工作环境温度值时原子频标的输出频率，计算原子频标的温度系数，使得原子频标的温度系数测量方便可行，对研究及减小温度系数对原子频标的影响、提高原子频标的频率稳定度具有重要作用。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种原子频标的温度系数检测装置，其特征在于，所述装置包括:用于控制原子频标(I)的工作环境温度的恒温箱(2)、用于测量所述原子频标(I)输出频率的频率计数器(3)、用于存储所述原子频标(I)输出频率的寄存器(4)以及用于根据所述原子频标(I)的工作环境温度和所述输出频率计算所述原子频标(I)的温度系数的处理器(5);所述寄存器(4 )与所述频率计数器(3 )电连接，所述处理器(5 )同时与所述恒温箱(2 )、所述频率计数器(3)以及所述寄存器(4)电连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括:用于测量所述原子频标(I)的实际工作环境温度的温度传感器(2A)。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述频率计数器(3)采用氢钟作为外部参考时钟。
专利摘要本实用新型公开了一种原子频标的温度系数检测装置，属于原子频标领域。所述装置包括用于控制原子频标的工作环境温度的恒温箱、用于测量所述原子频标输出频率的频率计数器、用于存储所述原子频标输出频率的寄存器以及用于根据所述原子频标的工作环境温度和所述输出频率计算所述原子频标的温度系数的处理器；所述寄存器与所述频率计数器电连接，所述处理器同时与所述恒温箱、所述频率计数器以及所述寄存器电连接。本实用新型通过分别测量两个不同工作环境温度值时原子频标的输出频率，计算原子频标的温度系数，使得原子频标的温度系数测量方便可行，对研究及减小温度系数对原子频标的影响、提高原子频标的频率稳定度具有重要作用。
文档编号G01D1/16GK202974302SQ201220569588
公开日2013年6月5日 申请日期2012年10月30日 优先权日2012年10月30日
发明者雷海东, 刘勇, 兰慧, 詹志明 申请人:江汉大学