一种铷钟温度特性标定方法及标定补偿装置与流程

技术特征：

1.一种铷钟温度特性标定方法，其特征在于，用于对待处理铷钟进行温度特性标定，包括以下步骤：

（1）通过授时模块解调外部参考信号，生成参考秒信号；

（2）通过时差测量芯片测量铷钟的秒信号与参考秒信号的时间差；

（3）通过温度传感器实时采集铷钟的温度值；

（4）通过单片机采集时差测量芯片测得的时间差以及温度传感器输出的温度值，并计算参考秒信号与铷钟间的频率偏差，通过控制接口控制铷钟频率，以实现铷钟驯服；

（5）执行温度标定流程，通过温控系统将铷钟的温度由室温降至10℃，保持至少4小时；然后在1小时内升温至20℃，保持至少4小时；然后在1小时内升温至30℃，保持至少4小时；然后在1小时内升温至40℃，保持至少4小时；然后在1小时内降温至30℃，保持至少4小时；然后在1小时内降温至20℃，保持至少4小时；然后在1小时内降温至10℃，保持至少4小时；

（6）在步骤（5）的每个温度阶段中，依据时差测量芯片测得的时间差，通过pid调节算法，通过调整铷钟频率以实现铷钟秒信号对外部参考秒信号的跟踪，同时记录铷钟频率调整量，在每个阶段的温度稳定后的时间内，计算平均铷钟调整量，并记录该阶段温度值及对应的铷钟频率调整量，共得到7组温度-频率调整量数据；

（7）对7组温度-频率调整量数据进行最小二乘法线性拟合，以其斜率为铷钟温度系数，存储后作为该铷钟温度系数，完成铷钟温度特性标定。

2.一种铷钟温度特性标定及补偿装置，其特征在于，用于对待处理的铷钟进行温度特性标定和补偿，包括授时模块、时差测量芯片、单片机、温度传感器以及具有温控系统的恒温箱；其中，

所述授时模块用于解调外部参考信号，生成参考秒信号；

所述时差测量芯片用于测量铷钟秒信号与参考秒信号的时间差；

所述温控系统用于控制恒温箱内铷钟的温度；

所述温度传感器用于实时采集铷钟的温度值；

所述单片机用于采集时差测量芯片测得的时间差以及温度传感器输出的温度值，并计算参考秒信号与铷钟间的频率偏差，通过控制接口控制铷钟频率，以实现铷钟驯服；

铷钟驯服后，所述单片机执行如下温度标定程序：

（a01）通过温控系统将铷钟的温度由室温降至10℃，保持至少4小时；然后在1小时内升温至20℃，保持至少4小时；然后在1小时内升温至30℃，保持至少4小时；然后在1小时内升温至40℃，保持至少4小时；然后在1小时内降温至30℃，保持至少4小时；然后在1小时内降温至20℃，保持至少4小时；然后在1小时内降温至10℃，保持至少4小时；

（a02）温度标定过程的每个温度阶段中，依据时差测量芯片测得的时间差，通过pid调节算法，通过调整铷钟频率以实现铷钟秒信号对外部参考秒信号的跟踪，同时记录铷钟频率调整量，在每个阶段的温度稳定后的时间内，计算平均铷钟调整量，并记录该阶段温度值及对应的铷钟频率调整量，共得到7组温度-频率调整量数据；

（a03）对7组温度-频率调整量数据进行最小二乘法线性拟合，以其斜率为铷钟温度系数，存储该铷钟温度系数，完成铷钟温度特性标定；

温度标定结束后，所述单片机执行如下温度补偿程序：

（b01）铷钟跟踪外部参考信号并锁定超过24小时后，切断外部参考信号，进入守时模式；

（b02）记录进入守时模式时刻的铷钟温度值；

（b03）通过温度传感器实时测量铷钟温度，每小时记录一次铷钟的平均温度值，并计算相对于上一小时的温度变化量，将温度变化量乘以标定获得的铷钟温度系数，计算得出铷钟频率补偿量；

（b04）将铷钟频率补偿量发送至待处理的铷钟，完成温度补偿。

技术总结
本发明公开了一种铷钟温度特性标定方法及标定补偿装置，属于铷钟标定技术领域。本发明装置包括授时模块、时差测量芯片、单片机、温度传感器以及具有温控系统的恒温箱；授时模块用于解调外部参考信号，生成参考秒信号；时差测量芯片用于测量铷钟秒信号与参考秒信号的时间差；温控系统用于控制恒温箱内铷钟的温度；温度传感器用于实时采集铷钟的温度值；单片机用于采集时差测量芯片测得的时间差以及温度传感器输出的温度值，并计算参考秒信号与铷钟间的频率偏差，通过控制接口控制铷钟频率，实现铷钟驯服。本发明可优化铷钟温度特性标定过程，提高铷钟守时精度。

技术研发人员：王铮;易卿武;戴群雄;蔚保国;刘超;左兆辉;戎强;霍海强;刘晓宇;陈涛
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第五十四研究所
技术研发日：2020.03.30
技术公布日：2020.06.19