一種受控頻偏的時(shí)間間隔測(cè)量精度計(jì)量檢定方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及時(shí)間間隔測(cè)量精度技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種受控頻偏的時(shí)間間隔測(cè)量精度計(jì)量檢定方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]時(shí)間頻率是目前最準(zhǔn)確守標(biāo)和最準(zhǔn)確計(jì)量檢定的物理量;鐘源及其計(jì)量技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)時(shí)間頻率長(zhǎng)期穩(wěn)定度(天)達(dá)到10—15，秒級(jí)短期穩(wěn)定度已經(jīng)達(dá)到10—12的能力。許多其它物理量，如長(zhǎng)度的米、電學(xué)電壓的高精度計(jì)量，都可以由時(shí)間頻率導(dǎo)出，時(shí)間頻率的守標(biāo)和計(jì)量是基礎(chǔ)物理學(xué)研究的一個(gè)重要方面。同時(shí)時(shí)間頻率有著良好的傳遞性，可用電波遠(yuǎn)距離傳播而保持很高的準(zhǔn)確度。時(shí)間頻率的高穩(wěn)定度和其通過電波遠(yuǎn)距離傳播高準(zhǔn)確度的特性，是現(xiàn)代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GPS/GL0NASS/GIELL10系統(tǒng)等)的核心技術(shù)基礎(chǔ)。在這些領(lǐng)域，皮秒級(jí)時(shí)間間隔測(cè)量作為關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
[0003]從工程使用的角度，對(duì)相關(guān)儀表和部件時(shí)間間隔測(cè)量誤差進(jìn)行高精度檢測(cè)，是儀表/部件選型以及整個(gè)系統(tǒng)性能評(píng)估控制所必需的。
[0004]時(shí)間間隔測(cè)量誤差檢定的基本機(jī)理為:產(chǎn)生若干已知的時(shí)間間隔讓被檢定的儀器來多次測(cè)量，對(duì)測(cè)量的誤差進(jìn)行評(píng)估。這要求產(chǎn)生的時(shí)間間隔可控和穩(wěn)定，需要時(shí)間間隔產(chǎn)生精度比被檢定儀表測(cè)量精度高I個(gè)數(shù)量級(jí)，至少要優(yōu)3倍。目前時(shí)間間隔產(chǎn)生的方式主要為兩種:分路方法和高穩(wěn)本振對(duì)比方法。其詳細(xì)檢定方法如下:
[0005]I)分路的測(cè)試方法
[0006]如圖1所示，將一路被測(cè)信號(hào)通過信號(hào)分配器一分為二，接入需檢定的時(shí)間間隔測(cè)量(簡(jiǎn)稱TIM)儀表或部件，測(cè)量通道A和通道B間的時(shí)間間隔。不同的線長(zhǎng)I和線長(zhǎng)2，將產(chǎn)生通道A和B間受控且穩(wěn)定的時(shí)間間隔，這個(gè)時(shí)間間隔應(yīng)是信號(hào)在線長(zhǎng)I和線長(zhǎng)2不同的傳播時(shí)延造成的。通過選擇不同的線長(zhǎng)I和線長(zhǎng)2，產(chǎn)生通道A和B間穩(wěn)定和受控的時(shí)間間隔。為保證測(cè)量精度，測(cè)量使用的參考源短穩(wěn)要比被檢定設(shè)備精度優(yōu)一個(gè)數(shù)量級(jí)。
[0007]2)高穩(wěn)本振比對(duì)的方法
[0008]如圖2所示，使用兩臺(tái)高穩(wěn)本振源，一臺(tái)本振源輸出信號(hào)作為被檢定TIM儀表的參考，另一臺(tái)本振源輸出信號(hào)作為被檢定??Μ儀表的被測(cè)輸入信號(hào)，通過測(cè)量被測(cè)信號(hào)的短期頻率穩(wěn)定度來評(píng)估被測(cè)??Μ儀表時(shí)間測(cè)量誤差。其機(jī)理在于，TIM儀表的頻率穩(wěn)定度測(cè)量是被測(cè)信號(hào)觸發(fā)一個(gè)開門和關(guān)門而產(chǎn)生一個(gè)高觸發(fā)沿脈沖，對(duì)這個(gè)脈沖的寬度進(jìn)行精密時(shí)間測(cè)量;這個(gè)脈沖的寬度就是用戶選定的觀測(cè)窗口(GATE)大小。例如I秒觀測(cè)窗口測(cè)量IMHz信號(hào)，是被測(cè)信號(hào)IM個(gè)脈沖間隔產(chǎn)生一個(gè)開門和一個(gè)關(guān)門而形成的一個(gè)I秒脈寬的高觸發(fā)沿脈沖;這個(gè)高觸發(fā)沿脈沖的時(shí)間寬度在短穩(wěn)方面會(huì)繼承高穩(wěn)本振的性能，性能是已知的。通過選擇不同觀測(cè)窗口(GATE)，測(cè)量出不同時(shí)間間隔的時(shí)域阿倫方差。
[0009]該方法需要兩個(gè)高穩(wěn)本振的短期穩(wěn)定度均比被測(cè)TIM儀表檢定精度優(yōu)一個(gè)數(shù)量級(jí)。對(duì)應(yīng)的被測(cè)信號(hào)短期頻率穩(wěn)定度評(píng)估參數(shù)應(yīng)選擇時(shí)域阿倫方差(頻域阿倫方差*觀測(cè)窗口)來衡量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題提供一種時(shí)間間隔測(cè)量誤差精度高的計(jì)量檢定方法及裝置。
[0011]為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明一種受控頻偏的時(shí)間間隔測(cè)量精度計(jì)量檢定方法，包括以下步驟，
[0012]步驟S101:通過頻率綜合儀控制AF = 0，Δ Φ取不同的值，用于評(píng)估固定時(shí)間間隔測(cè)量的背景噪聲；
[0013]步驟S102:通過頻偏Δ F/F在O，Δ F/F的不同取值，產(chǎn)生連續(xù)受控的高精度時(shí)間間隔；
[0014]步驟S103:選擇合適的頻偏△F/F值，對(duì)被測(cè)??Μ儀表的背景噪聲和不確定度進(jìn)行高精度計(jì)量檢測(cè)；
[0015]步驟S104:通過數(shù)據(jù)處理，將固定AF/F頻偏的影響消除。
[0016]進(jìn)一步的，所述步驟S103中選擇合適的頻偏△F/F值為隨著△ F/F的增加，鋸齒波的周期將對(duì)應(yīng)減小，直至減小到一個(gè)鋸齒波周期內(nèi)的采樣點(diǎn)嚴(yán)重不足，而最終會(huì)造成測(cè)量曲線變成無法觀測(cè)到周期的背景噪聲，選擇此時(shí)的頻偏A F/F值。
[0017]進(jìn)一步的，所述步驟S104中通過數(shù)據(jù)處理，消除Δ F/F頻偏的影響為校正后的TIE測(cè)量值=實(shí)際測(cè)量TIE值-Δ F/F*T，其中T為每個(gè)測(cè)量值對(duì)應(yīng)測(cè)量開始時(shí)刻的時(shí)間。
[0018]本發(fā)明還包括一種受控頻偏的時(shí)間間隔測(cè)量精度計(jì)量檢定裝置，包括參考源和頻率綜合儀器，所述參考源分別與被計(jì)量TIM設(shè)備的參考信號(hào)輸入端和通道A相連接，所述參考源與頻率綜合儀的參考輸入端相連接，所述頻率綜合儀與被計(jì)量TIM設(shè)備的通道B相連接。
[0019]采用上述方法和裝置后，本發(fā)明使用受控頻偏方式產(chǎn)生連續(xù)的高精度時(shí)間間隔測(cè)量、測(cè)試方法和數(shù)據(jù)處理流程，使得高精度時(shí)間間隔測(cè)量的背景噪聲和不確定度的計(jì)量檢定精度達(dá)到5ps。
【附圖說明】
[0020]下面將結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0021]圖1為本發(fā)明【背景技術(shù)】中分路的測(cè)試方法計(jì)量檢定連接框圖。
[0022]圖2為本發(fā)明【背景技術(shù)】中高穩(wěn)本振比對(duì)的方法計(jì)量檢定連接框圖。
[0023]圖3為本發(fā)明受控頻偏的時(shí)間間隔測(cè)量精度計(jì)量檢定方法的連接框圖。
[0024]圖4為本發(fā)明檢測(cè)某個(gè)??Μ設(shè)備的時(shí)間間隔誤差(TIE)測(cè)量曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0025]間間隔測(cè)量誤差檢定包括兩個(gè)核心指標(biāo):噪聲和不確定度。噪聲用于衡量?jī)x器測(cè)量值的自身起伏程度，不確定度用于衡量測(cè)量值和真值的最大誤差?，F(xiàn)有檢定方法是產(chǎn)生若干固定的時(shí)間間隔，讓被檢定的儀表或部件進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量。這種檢定方法能反映出被測(cè)儀器的測(cè)量背景噪聲(或稱為短期穩(wěn)定性)，但是從衡量被測(cè)儀器的測(cè)量不確定度來講，是存在不足的。闡述如下:
[0026]依據(jù)中華人民共和國(guó)國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程《精密時(shí)間間隔測(cè)量?jī)xJJG(YD)034_95》，標(biāo)準(zhǔn)中使用的是分路法，對(duì)TIM儀表