[发明专利]一种原子频标的长期稳定度参数优化的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及原子频标领域，特别涉及一种原子频标的长期稳定度参数优化的方法和装置。

背景技术

原子频标的长期稳定度是衡量原子频标性能的一个重要指标，其主要受原子频标的长期漂移特性的影响。由于目前没有物理模型对长期漂移的原因进行解释，因此，在测量和改进原子频标的长期稳定度时，必须设计大量的参数优化实验，以选出原子频标的长期稳定度最佳工作参数点。

其中，影响长期稳定度的系统参数众多，包括灯温、腔温、微波功率等，所以选取所有相关参数进行全面的参数优化实验，在实际操作中基本上是不可能的。传统的参数优化实验通常是对系统参数逐个优化。首先，优化第一个系统参数：固定其余系统参数的值，对该第一个系统参数进行调节，测量原子频标的频率信号输出的稳定度，选择稳定度最高时的值作为该第一个系统参数的最优值；然后优化第二个系统参数：将已优化的系统参数固定在其最优值，并固定其余未优化的系统参数的值，获取该第二个系统参数的最优值；重复前述步骤，直至获得所有系统参数的最优值，所有系统参数的最优值的组合即为前述原子频标的最佳工作参数点。具体地，以灯温、腔温为例，首先，先将腔温固定，调节灯温，获取灯温的最优值；然后，将灯温固定在该最优参数点，调节腔温，获取腔温的最优值；最后，将灯温和腔温的最优值的组合作为原子频标的最佳工作参数点。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

改变前述系统参数优化的顺序，如预先固定灯温而不是腔温，会产生另外的最佳工作参数点。这是由于传统的参数优化实验是采取预先固定某些系统参数的方法，忽略了各系统参数之间存在交互作用的影响，导致最终得到的最佳工作参数点不准确，进而限制了原子频标的长期稳定度的进一步提高。

发明内容

为了提高原子频标的长期稳定度，本发明实施例提供了一种原子频标的长期稳定度参数优化的方法和装置。所述技术方案如下：

一种原子频标的长期稳定度参数优化的方法，所述方法包括：

设置多个工作参数点；每个所述工作参数点包括多个实验点且每个实验点对应不同的待优化参数，每个所述待优化参数对应多个实验点且对应的实验点数量相同，与同一个待优化参数相对应的实验点均匀分布在所述待优化参数的取值范围内且包括所述取值范围的两端点，每两个所述工作参数点中最多只有一个实验点相同，且各个所述实验点在所有所述工作参数点中出现的次数相等；所述待优化参数包括灯温、腔温和C场电流；

根据各所述工作参数点分别调节所述原子频标的灯温、腔温和C场电流；

测量各所述工作参数点对应的原子频标的输出频率与标准时钟源的频率差，并根据所述频率差选择最佳工作参数点。

其中，所述灯温的取值范围为120℃～130℃，所述腔温的取值范围为60℃～70℃，所述C场电流的取值范围为1mA～2mA。

其中，所述方法还包括：

对所述最佳工作参数点中对应灯温的实验点进行微调，并保持所述最佳工作参数点中的其余实验点不变；

测量微调后所述原子频标输出频率与标准时钟源的频率差，并根据所述频率差确定所述最佳工作参数点中对应灯温的最优实验点。

其中，所述对所述最佳工作参数点中对应灯温的实验点进行微调中，微调的范围为当前所述最佳工作参数点中对应灯温的实验点前后各0.5℃，每次调节的调节量为0.1℃。

一种原子频标的长期稳定度参数优化的装置，其特征在于，所述装置包括：

设置模块，用于设置多个工作参数点；每个所述工作参数点包括多个实验点且每个实验点对应不同的待优化参数，每个所述待优化参数对应多个实验点且对应的实验点数量相同，与同一个待优化参数相对应的实验点均匀分布在所述待优化参数的取值范围内且包括所述取值范围的两端点，每两个所述工作参数点中最多只有一个实验点相同，且各个所述实验点在所有所述工作参数点中出现的次数相等；所述待优化参数包括灯温、腔温和C场电流；

灯温调节模块，用于根据各所述工作参数点中对应灯温的实验点，调节原子频标的物理系统中光谱灯的温度；

腔温调节模块，用于根据各所述工作参数点中对应腔温的实验点，调节所述物理系统中微波腔的温度；

C场电流调节模块，用于根据各所述工作参数点中对应C场电流的实验点，调节所述物理系统中C场线圈的通电电流大小；

测量模块，用于测量各所述工作参数点对应的原子频标的输出频率与标准时钟源的频率差，并根据所述频率差选择最佳工作参数点；