[发明专利]一种受控频偏的时间间隔测量精度计量检定方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及时间间隔测量精度技术领域，特别是一种受控频偏的 时间间隔测量精度计量检定方法及装置。

背景技术

时间频率是目前最准确守标和最准确计量检定的物理量；钟源及 其计量技术已经实现时间频率长期稳定度(天)达到10^-15，秒级短期 稳定度已经达到10^-12的能力。许多其它物理量，如长度的米、电学电 压的高精度计量，都可以由时间频率导出，时间频率的守标和计量是 基础物理学研究的一个重要方面。同时时间频率有着良好的传递性， 可用电波远距离传播而保持很高的准确度。时间频率的高稳定度和其 通过电波远距离传播高准确度的特性，是现代卫星导航系统(GPS/ GLONASS/GIELLIO系统等)的核心技术基础。在这些领域，皮秒级时 间间隔测量作为关键技术环节，具有重要的应用价值。

从工程使用的角度，对相关仪表和部件时间间隔测量误差进行高 精度检测，是仪表/部件选型以及整个系统性能评估控制所必需的。

时间间隔测量误差检定的基本机理为：产生若干已知的时间间隔 让被检定的仪器来多次测量，对测量的误差进行评估。这要求产生的 时间间隔可控和稳定，需要时间间隔产生精度比被检定仪表测量精度 高1个数量级，至少要优3倍。目前时间间隔产生的方式主要为两种： 分路方法和高稳本振对比方法。其详细检定方法如下：

1)分路的测试方法

如图1所示，将一路被测信号通过信号分配器一分为二，接入需 检定的时间间隔测量(简称TIM)仪表或部件，测量通道A和通道B 间的时间间隔。不同的线长1和线长2，将产生通道A和B间受控且 稳定的时间间隔，这个时间间隔应是信号在线长1和线长2不同的传 播时延造成的。通过选择不同的线长1和线长2，产生通道A和B间 稳定和受控的时间间隔。为保证测量精度，测量使用的参考源短稳要 比被检定设备精度优一个数量级。

2)高稳本振比对的方法

如图2所示，使用两台高稳本振源，一台本振源输出信号作为被 检定TIM仪表的参考，另一台本振源输出信号作为被检定TIM仪表的 被测输入信号，通过测量被测信号的短期频率稳定度来评估被测TIM 仪表时间测量误差。其机理在于，TIM仪表的频率稳定度测量是被测 信号触发一个开门和关门而产生一个高触发沿脉冲，对这个脉冲的宽 度进行精密时间测量；这个脉冲的宽度就是用户选定的观测窗口 (GATE)大小。例如1秒观测窗口测量1MHz信号，是被测信号1M个 脉冲间隔产生一个开门和一个关门而形成的一个1秒脉宽的高触发 沿脉冲；这个高触发沿脉冲的时间宽度在短稳方面会继承高稳本振的 性能，性能是已知的。通过选择不同观测窗口(GATE)，测量出不同 时间间隔的时域阿伦方差。

该方法需要两个高稳本振的短期稳定度均比被测TIM仪表检定 精度优一个数量级。对应的被测信号短期频率稳定度评估参数应选择 时域阿伦方差(频域阿伦方差*观测窗口)来衡量。

发明内容

本发明需要解决的技术问题提供一种时间间隔测量误差精度高的 计量检定方法及装置。

为解决上述的技术问题，本发明一种受控频偏的时间间隔测量精 度计量检定方法，包括以下步骤，

步骤S101:通过频率综合仪控制ΔF＝0，ΔΦ取不同的值，用于评 估固定时间间隔测量的背景噪声；

步骤S102：通过频偏ΔF/F≠0，ΔF/F的不同取值，产生连续受 控的高精度时间间隔；

步骤S103：选择合适的频偏ΔF/F值，对被测TIM仪表的背景噪 声和不确定度进行高精度计量检测；

步骤S104：通过数据处理，将固定ΔF/F频偏的影响消除。

进一步的，所述步骤S103中选择合适的频偏ΔF/F值为随着ΔF/F 的增加，锯齿波的周期将对应减小，直至减小到一个锯齿波周期内的 采样点严重不足，而最终会造成测量曲线变成无法观测到周期的背景 噪声，选择此时的频偏ΔF/F值。

进一步的，所述步骤S104中通过数据处理，消除ΔF/F频偏的影 响为校正后的TIE测量值＝实际测量TIE值-ΔF/F*T，其中T为每个 测量值对应测量开始时刻的时间。