一种铷原子钟漂移控制装置及方法

技术特征：
1.一种铷原子钟漂移控制装置，包括铷光谱灯(1)，其特征在于，还包括第一光强采集及处理模块(2)、第二光强采集及处理模块(3)、激励电路(4)、cpu处理单元(5)、以及d/a转换器(6)，第一光强采集及处理模块(2)包括依次连接的第一光电池、第一i/v转换电路和第一a/d采样器，第二光强采集及处理模块(2)包括依次连接的第二光电池、第二i/v转换电路和第二a/d采样器，第二光电池设置在微波腔中，微波腔中位于第二光电池的前端还设置有滤光泡和吸收泡，第一a/d采样器和第二a/d采样器分别与cpu处理单元(5)连接，cpu处理单元(5)通过d/a转换器(6)与激励电路(4)的控制端连接，激励电路(4)的反馈端与cpu处理单元(5)连接，激励电路(4)的激励电感缠绕在铷光谱灯(1)上。2.根据权利要求1所述一种铷原子钟漂移控制装置，其特征在于，所述激励电路(4)包括第三电阻(r3)、第四电阻(r4)、第五电阻(r5)、第六电阻(r6)、第一电容(c1)、第二电容(c2)、第三电容(c3)、二极管(d1)、第一电感(l1)、第二电感(l2)、mos管(n1)、第三a/d转换器、以及功率晶体管(q1)，电源vcc经第三电阻(r3)与mos管(n1)的漏极相连，mos管(n1)的源极连接第一电感(l1)一端，第一电感(l1)另一端再经过第三电容(c3)连接到电气地，第一电感(l1)作为激励电路(4)的激励电感，mos管(n1)的源极还与功率晶体管(q1)的基极连接；电源vcc与第四电阻(r4)一端连接，第四电阻(r4)另一端与mos管(n1)的源极连接，mos管(n1)的栅极作为激励电路(4)的控制端与d/a转换器(6)连接；电源vcc与功率晶体管(q1)集电极相连，功率晶体管(q1)基极依次通过第五电阻(r5)和二极管(d1)接电气地，功率晶体管(q1)发射极与第二电感(l2)一端连接，第二电感(l2)另一端分别与第六电阻(r6)一端和第三i/v转换电路一端连接，第二电阻(r6)另一端接电气地，第三i/v转换电路另一端通过第三a/d采样器与cpu处理单元连接；第一电容(c1)并联在功率管(q1)基极和发射极之间；第二电容(c2)并联在功率管(q1)集电极和发射极之间；第六电阻(r6)两端的电压差输入到第三a/d转换器，第三a/d转换器的输出接口作为激励电路(4)的反馈端与cpu处理单元连接。3.根据权利要求2所述一种铷原子钟漂移控制装置，其特征在于，所述cpu处理单元输出到d/a转换器(6)的电压v7基于以下公式计算：其中，v4为第一a/d转换器生成的数字电压，v5为第二a/d转换器生成的数字电压、v6为第三a/d转换器生成的数字电压，α、β、γ均为设定值，a1、a2、b1、b2、c1、c2、c3、d1、以及d2均为调试常数。4.一种铷原子钟漂移控制方法，利用权利要求2所述的一种铷原子钟漂移控制装置，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，利用第一光电池(1)采集铷光谱灯直接照射的光强信号，铷光谱灯直接照射的光强信号依次经第一i/v转换电路和第一a/d转换器后生成数字电压v4；步骤2，利用第二光电池(2)采集铷光谱灯经过滤光泡和吸收泡后的光强信号，铷光谱灯经过滤光泡和吸收泡后的光强信号依次经第二i/v转换电路以及第二a/d转换器后生成
数字电压v5；步骤3，第六电阻(r6)两端的电压差经第三a/d转换器转换为数字电压v6；步骤4，cpu处理单元基于以下公式输出到d/a转换器(6)的电压v7：其中，v4为第一a/d转换器生成的数字电压，v5为第二a/d转换器生成的数字电压、v6为第三a/d转换器生成的数字电压，α、β、γ均为设定值，a1、a2、b1、b2、c1、c2、c3、d1、以及d2均为调试常数，步骤5，cpu处理单元输出到d/a转换器(6)的电压v7经d/a转换器后生成的模拟电压v8接入mos管(1)栅极，控制流过功率晶体管(q1)电流的大小，对铷原子钟漂移进行调节控制。

技术总结
本发明公开了一种铷原子钟漂移控制装置，包括铷光谱灯，还包括第一光强采集及处理模块、第二光强采集及处理模块、激励电路、CPU处理单元、以及D/A转换器，本发明还公开了一种铷原子钟漂移控制方法。本发明针对影响铷原子钟漂移系数的多个因素，即光谱灯自身光强幅值变化、腔泡系统(滤光泡、吸收泡等)引起的光强变化以及光频移进行综合处理，降低了铷原子钟的漂移率，极大提升了铷原子钟守时性能指标。极大提升了铷原子钟守时性能指标。极大提升了铷原子钟守时性能指标。


技术研发人员：余钫 徐冉 金鑫 秦蕾 高伟 陈智勇
受保护的技术使用者：中国科学院精密测量科学与技术创新研究院
技术研发日：2022.04.12
技术公布日：2022/7/21