臺式銣鐘的運作原理分析
更新更新時間:2016-04-23 點擊次數:2239
臺式銣鐘的運作原理分析
臺式銣鐘又被稱為銣原子鐘,銣原子鐘由銣量子部分和壓控晶體振蕩器組成。壓控晶體振蕩器的頻率經過倍頻和頻率合成,送到量子系統與銣原子躍遷頻率進行比較。誤差信號送回到壓控晶體振蕩器,對其頻率進行調節,使其鎖定在銣原子*的能級躍遷所對應的頻率上。銣原子頻標短期穩定度zui高可達到10-12量級,準確度為±5×10-11,在分類上常分為:普通型、軍用型、航天型等。由于它體積小、精度高,所以應用zui廣。
臺式銣鐘銣頻率標準不需要真空系統、致偏磁鐵和原子束,因而體積小、質量小、預熱時間短、價格便宜,但準確度差、頻率漂移比較大,僅能用作二級標準。銣頻率標準可通過GPS進行快速馴服和外秒同步,克服銣振蕩器本身的漂移,可被看作是一個基本的同步時鐘單元。通過設計和工藝的改進,產品的可靠性和批量生產也得到保證,現已具備產業化的條件。可以預計,這種帶外秒馴服的高性能小型化銣鐘將應用于無人值守等苛刻環境,將大大拓展銣鐘的應用領域。
臺式銣鐘的工作原理與其他原子鐘一致,均是使用能級躍遷理論來測定時間:原子是按照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。當原子從一個高"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固定的,這也就是人們所說的共振頻率。通過以這種共振頻率為節拍器,原子鐘可以來測定時間。例如:假定特定原子的共振頻率為1000Hz,則該原子能級躍遷時釋放的電磁波振動1000次的時間即為1m秒。