[发明专利]一种氢原子频标氢气流量的测量装置及其方法

说明书

本发明公开一种氢原子频标氢气流量的测量装置及其方法，所述装置包括：测量管，氢气提纯管连通于所述测量管底部侧壁；测量电路，设置于所述测量管上，被配置为响应于电源电压采集测量电压；处理模块，基于所述测量电压得到氢气经由氢气提纯管流向所述测量管的氢气流量。本发明能够对氢气流量进行精准的测量。

技术领域

本发明涉及气体计量技术领域，特别是涉及一种氢原子频标氢气流量的测量装置及其方法。

背景技术

氢原子频标将本地振荡器的频率锁定到氢原子基态的超精细能级跃迁谱线上，使本地振荡器输出一个高稳定度和高准确度的频率信号，现已被广泛应用于守时、定位等领域。在频率锁定过程中，氢气流量会通过影响氢原子谱线Q值(品质因数)，从而限制氢原子频标的长期频率稳定度。因此测量氢气流量对提高氢原子频标的性能具有重要意义。

现有方案中，利用盘绕在陶瓷内部的镍管作为工业氢气的提纯器。实际工作中镍分子晶格在高温下膨胀，分子间距增加，较小的氢分子可以透过管壁进入真空系统，而其他气体分子无法透过，从而实现氢气的提纯。为保证进入真空系统的流量稳定，现有方案采用恒压源(或恒流源)对镍提纯器加热。这种方案虽然保证了氢气的纯净，但是在这种方案中并没有直接物理量来表征或者反映出氢气流量的大小，进而对镍提纯器的加热电压(电流)进行反馈控制。当外界温度变化时，镍管提纯器的阻值就会随之变化，进而引起氢气流量的起伏。同时氢源中压力也会随外界温度的变化而变化，从而引起氢气流量的涨落。因此这种方案并不能满足氢气流量长期稳定的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氢原子频标氢气流量的测量装置及其方法，能够精准的对氢气流量进行测量。

为达到上述目的，本发明第一方面提出一种氢原子频标氢气流量的测量装置，包括：

测量管，氢气提纯管连通于所述测量管底部侧壁；

测量电路，设置于所述测量管上，被配置为响应于电源电压采集测量电压；

处理模块，基于所述测量电压得到氢气经由氢气提纯管流向所述测量管的氢气流量。

优选地，所述测量电路包括：

电源，用于提供电源电压；

测量电阻，位于所述测量管底部内且处于氢气经由氢气提纯管流向所述测量管的流通路径中，其第二端与所述电源的第一端连接；

参考电阻，位于所述测量管顶部内，其第一端与所述测量电阻的第二端连接；

第一电阻，位于所述测量管外部，其第一端与所述参考电阻的第二端连接，所述第一电阻的第一端与电源的第二端连接；

第二电阻，位于所述测量管外部，其第一端与所述第所述电源的第二端连接；其第二端与所述测量电阻的第一端连接；

电压采集模块，其第二端与所述测量电阻的第一端连接，其第一端与所述参考电阻的第二端连接。

优选地，所述测量管外壁覆盖有保温层。

优选地，所述测量管通过法兰与氢气提纯管连接。

本发明第二方面提出一种氢原子频标氢气流量的测量方法，所述方法包括：

通过所述测量电路获取测量电压；

处理模块基于所述测量电压得到氢气经由氢气提纯管流向测量管的氢气流量。

优选地，通过下式可得到氢气经由氢气提纯管流向测量管的氢气流量：