一種受控頻偏的時間間隔測量精度計量檢定方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及時間間隔測量精度技術領域，特別是一種受控頻偏的時間間隔測量精度計量檢定方法及裝置。
【背景技術】
[0002]時間頻率是目前最準確守標和最準確計量檢定的物理量;鐘源及其計量技術已經實現時間頻率長期穩定度(天)達到10—15，秒級短期穩定度已經達到10—12的能力。許多其它物理量，如長度的米、電學電壓的高精度計量，都可以由時間頻率導出，時間頻率的守標和計量是基礎物理學研究的一個重要方面。同時時間頻率有著良好的傳遞性，可用電波遠距離傳播而保持很高的準確度。時間頻率的高穩定度和其通過電波遠距離傳播高準確度的特性，是現代衛星導航系統(GPS/GL0NASS/GIELL10系統等)的核心技術基礎。在這些領域，皮秒級時間間隔測量作為關鍵技術環節，具有重要的應用價值。
[0003]從工程使用的角度，對相關儀表和部件時間間隔測量誤差進行高精度檢測，是儀表/部件選型以及整個系統性能評估控制所必需的。
[0004]時間間隔測量誤差檢定的基本機理為:產生若干已知的時間間隔讓被檢定的儀器來多次測量，對測量的誤差進行評估。這要求產生的時間間隔可控和穩定，需要時間間隔產生精度比被檢定儀表測量精度高I個數量級，至少要優3倍。目前時間間隔產生的方式主要為兩種:分路方法和高穩本振對比方法。其詳細檢定方法如下:
[0005]I)分路的測試方法
[0006]如圖1所示，將一路被測信號通過信號分配器一分為二，接入需檢定的時間間隔測量(簡稱TIM)儀表或部件，測量通道A和通道B間的時間間隔。不同的線長I和線長2，將產生通道A和B間受控且穩定的時間間隔，這個時間間隔應是信號在線長I和線長2不同的傳播時延造成的。通過選擇不同的線長I和線長2，產生通道A和B間穩定和受控的時間間隔。為保證測量精度，測量使用的參考源短穩要比被檢定設備精度優一個數量級。
[0007]2)高穩本振比對的方法
[0008]如圖2所示，使用兩臺高穩本振源，一臺本振源輸出信號作為被檢定TIM儀表的參考，另一臺本振源輸出信號作為被檢定??Μ儀表的被測輸入信號，通過測量被測信號的短期頻率穩定度來評估被測??Μ儀表時間測量誤差。其機理在于，TIM儀表的頻率穩定度測量是被測信號觸發一個開門和關門而產生一個高觸發沿脈沖，對這個脈沖的寬度進行精密時間測量;這個脈沖的寬度就是用戶選定的觀測窗口(GATE)大小。例如I秒觀測窗口測量IMHz信號，是被測信號IM個脈沖間隔產生一個開門和一個關門而形成的一個I秒脈寬的高觸發沿脈沖;這個高觸發沿脈沖的時間寬度在短穩方面會繼承高穩本振的性能，性能是已知的。通過選擇不同觀測窗口(GATE)，測量出不同時間間隔的時域阿倫方差。
[0009]該方法需要兩個高穩本振的短期穩定度均比被測TIM儀表檢定精度優一個數量級。對應的被測信號短期頻率穩定度評估參數應選擇時域阿倫方差(頻域阿倫方差*觀測窗口)來衡量。
【發明內容】
[0010]本發明需要解決的技術問題提供一種時間間隔測量誤差精度高的計量檢定方法及裝置。
[0011]為解決上述的技術問題，本發明一種受控頻偏的時間間隔測量精度計量檢定方法，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，用于評估固定時間間隔測量的背景噪聲；
[0013]步驟S102:通過頻偏Δ F/F在O，Δ F/F的不同取值，產生連續受控的高精度時間間隔；
[0014]步驟S103:選擇合適的頻偏△F/F值，對被測??Μ儀表的背景噪聲和不確定度進行高精度計量檢測；
[0015]步驟S104:通過數據處理，將固定AF/F頻偏的影響消除。
[0016]進一步的，所述步驟S103中選擇合適的頻偏△F/F值為隨著△ F/F的增加，鋸齒波的周期將對應減小，直至減小到一個鋸齒波周期內的采樣點嚴重不足，而最終會造成測量曲線變成無法觀測到周期的背景噪聲，選擇此時的頻偏A F/F值。
[0017]進一步的，所述步驟S104中通過數據處理，消除Δ F/F頻偏的影響為校正后的TIE測量值=實際測量TIE值-Δ F/F*T，其中T為每個測量值對應測量開始時刻的時間。
[0018]本發明還包括一種受控頻偏的時間間隔測量精度計量檢定裝置，包括參考源和頻率綜合儀器，所述參考源分別與被計量TIM設備的參考信號輸入端和通道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量TIM設備的通道B相連接。
[0019]采用上述方法和裝置后，本發明使用受控頻偏方式產生連續的高精度時間間隔測量、測試方法和數據處理流程，使得高精度時間間隔測量的背景噪聲和不確定度的計量檢定精度達到5ps。
【附圖說明】
[0020]下面將結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0021]圖1為本發明【背景技術】中分路的測試方法計量檢定連接框圖。
[0022]圖2為本發明【背景技術】中高穩本振比對的方法計量檢定連接框圖。
[0023]圖3為本發明受控頻偏的時間間隔測量精度計量檢定方法的連接框圖。
[0024]圖4為本發明檢測某個??Μ設備的時間間隔誤差(TIE)測量曲線。
【具體實施方式】
[0025]間間隔測量誤差檢定包括兩個核心指標:噪聲和不確定度。噪聲用于衡量儀器測量值的自身起伏程度，不確定度用于衡量測量值和真值的最大誤差。現有檢定方法是產生若干固定的時間間隔，讓被檢定的儀表或部件進行多次重復測量。這種檢定方法能反映出被測儀器的測量背景噪聲(或稱為短期穩定性)，但是從衡量被測儀器的測量不確定度來講，是存在不足的。闡述如下:
[0026]依據中華人民共和國國家計量檢定規程《精密時間間隔測量儀JJG(YD)034_95》，標準中使用的是分路法，對TIM儀表