[发明专利]喷泉钟频率偏移不确定度的自比对评估方法

摘要

一种喷泉钟频率偏移不确定度的自比对评估方法，通过改变引起喷泉钟频移的物理量，使喷泉钟交叉工作在参量改变前和参量改变后两种工作状态，分别采集鉴频信号，通过数据处理，实现喷泉钟自比对法不确定度评估。本发明无需外部参考钟及比相仪，避免了由于参考钟遇到故障对评估工作造成影响的风险，消除了传统比对法中由外部参考钟自身频率漂移对喷泉钟的影响，提高了频移不确定度的评估精度。

主权项

一种喷泉钟频率偏移不确定度的自比对评估方法，其特征在于该方法包括以下步骤：①开启喷泉原子钟（1d）获得标准频率信号输出；②喷泉原子钟标准运行（2d）：通过数字功率衰减器调节微波功率，使微波腔（4b）输入的微波脉冲为π/2脉冲，在该π/2微波脉冲条件下，有铷源（8b）上抛的铷87原子经过冷却区（7b）、选态区（6b）、探测区（5b）进入微波腔（4b）第一次与π/2微波脉冲作用，然后自由上抛飞行下落，又进入微波腔（4b），第二次与π/2微波脉冲作用，在探测区（5b）得到探测原子能级布局数，根据能级布局数与原子跃迁几率的关系，及输入微波频率与跃迁几率的关系给出误差信号Δν1（10d），通过伺服反馈环路锁定参考晶振，一个喷泉原子钟标准运行（2d）过程持续时间为3.5s；③喷泉原子钟参量改变运行（3d）：喷泉钟标准运行（2d）过程结束后，通过数字功率衰减器调节微波功率，使微波腔（4b）输入的微波脉冲为3π/2脉冲，铷源（8b）上抛的铷87原子经过冷却区（7b）、选态区（6b）、探测区（5b），在所述的微波腔（4b）第一次与3π/2微波脉冲作用，然后经自由上抛飞行下落，在微波腔（4b）第二次与3π/2微波脉冲作用，在探测区（5b）得到探测原子能级布局数，根据能级布局数与原子跃迁几率的关系，及输入微波频率与跃迁几率的关系给出误差信号Δν’1（11d），记录该误差信号，注意此过程误差信号Δν’1（11d）不反馈给原子钟参考晶振，一个喷泉原子钟参量改变运行（3d）过程持续时间也为3.5s；④重复上述步骤②③共n－1次，喷泉原子钟交替工作在标准运行（2d）和参量改变运行（3d），得到一组标准运行（2d）误差信号Δν1，Δν2......Δνn和一组参量改变运行误差信号数据Δν’1，Δν’2......Δν’n；⑤求参量改变运行过程误差信号的时间平均频率偏移：<Δ’ν>=(Δν’1+Δν’2+......+Δν’n)/3.5n；⑥对参量改变运行（3d）过程误差信号Δν’1，Δν’2......Δν’n按下列公式作阿兰方差分析： σ y 2 = 1 2 τ 2 Σ 1 N - 1 ( y k + 1 - y k ) 2 , 其中yk＝Δv’k，N＝n，τ表示误差信号间隔时间，绘制阿兰标准差σy随时间的变化曲线，获得频移不确定度置信区间σy，该σy即是衡量频移不确定度评估精度。