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基于NIMDO时间频率计量标准的构建

丁超 范军华 郁黎 韩凯

丁超,范军华,郁黎,等. 基于NIMDO时间频率计量标准的构建[J]. 计量科学与技术,2021, 65(7): 3-8 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2020.8003
引用本文: 丁超,范军华,郁黎,等. 基于NIMDO时间频率计量标准的构建[J]. 计量科学与技术,2021, 65(7): 3-8 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2020.8003
DING Chao, FAN Junhua, YU Li, HAN Kai. Construction of NIMDO-Based Time and Frequency Measurement Standard[J]. Metrology Science and Technology, 2021, 65(7): 3-8. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2020.8003
Citation: DING Chao, FAN Junhua, YU Li, HAN Kai. Construction of NIMDO-Based Time and Frequency Measurement Standard[J]. Metrology Science and Technology, 2021, 65(7): 3-8. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2020.8003

基于NIMDO时间频率计量标准的构建

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2020.8003
详细信息
    作者简介:

    丁超(1990-),青岛市计量技术研究院工程师,研究方向:时间频率计量,邮箱:1253691569@qq.com

Construction of NIMDO-Based Time and Frequency Measurement Standard

  • 摘要: 传统时间频率计量标准中多由铷原子频率标准或高稳晶振提供参考频率,铷原子频率标准等需定期向上一级计量标准溯源,溯源过程检定周期长且仪器在送检过程中易受损。提出以时间频率标准装置(NIMDO)为核心的远程时间频率溯源系统,实现时间频率实时溯源至原子时标国家计量基准UTC(NIM),以NIMDO作为参考频率源,构建众多时间频率领域内的计量标准,形成从国家计量基准到工作计量器具的三级溯源体系。
  • 图  1  NIMDO内部结构

    Figure  1.  Internal structure of NIMDO

    图  2  远程时间频率溯源传递

    Figure  2.  Remote time and frequency traceability transfer

    图  3  NIMDO与UTC(NIM)的时间偏差

    Figure  3.  Time deviation between NIMDO and UTC (NIM)

    图  4  NIMDO与UTC(NIM)的频率偏差

    Figure  4.  Frequency deviation between NIMDO and UTC (NIM)

    图  5  NIMDO的时间稳定度TDEV

    Figure  5.  Time stability TDEV of NIMDO

    图  6  NIMDO的频率稳定度MDEV

    Figure  6.  Frequency stability MDEV of NIMDO

    表  1  基于NIMDO可构建的计量标准所依据的规程规范

    Table  1.   Regulations and specifications based on the measurement standards constructed by NIMDO

    序号检定规程或校准规范
    1JJG180-2002《电子测量仪器内石英晶体振荡器检定规程》
    2JJG238-2018《时间间隔测量仪检定规程》
    3JJG349-2014《通用计数器检定规程》
    4JJG545-2015《频标比对器检定规程》
    5JJG601-2003《时间检定仪检定规程》
    6JJG723-2008《时间间隔发生器检定规程》
    7JJF1662-2017《时钟测试仪校准规范》
    8JJG722-2018《标准数字时钟检定规程》
    9JJF1206-2018《时间与频率标准远程校准规范》
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    表  2  NIMDO频率稳定度校准结果

    Table  2.   NIMDO frequency stability calibration results

    采样间隔/s频率稳定度
    11.9×10−11
    104.2×10−12
    1009.0×10−13
    10001.3×10−12
    100003.5×10−13
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    表  3  电子测量仪器内石英晶体振荡器

    Table  3.   Quartz crystal oscillator in electronic measuring instrument

    检定规程/校准规范适用于的检校设备标准器检校参数
    JJG180-2002《电子测量仪器内石英晶体振荡器检定规程》电子测量仪器内石英晶体振荡器参考频标输出标准频率
    通用计数器电子测量仪器内晶振相对平均频率偏差
    频标比对器晶振的开机特性、日频率老化率、1 s频率稳定度、
    频率复现性、频率准确度等
    时间间隔测量仪测量标准时间间隔
    时间间隔发生器输出标准时间间隔
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    表  4  时间间隔测量仪检定装置所需的设备

    Table  4.   Equipment required for verification device of time interval measuring instrument

    检定规程/校准规范适用于的检校设备标准器检校参数
    JJG238-2018《时间间隔测量仪检定规程》时间间隔测量仪参考频标内置晶体振荡器的检定
    频标比对器
    时间间隔发生器时间间隔测量范围及测量误差
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    表  5  通用计数器检定装置所需设备

    Table  5.   Equipment required for verification device of universal counter

    检定规程/校准规范适用于的检校设备标准器检校参数
    JJG349-2014《通用计数器检定规程》通用计数器或数字频率计参考频标内置晶体振荡器的检定
    频标比对器
    时间间隔发生器周期测量范围、输入灵敏度及测量误差和
    脉冲宽度、两个正/负脉冲时间间隔
    合成信号发生器频率测量范围、输入灵敏度及测量误差
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    表  6  频标比对器检定装置所需设备

    Table  6.   Equipment required for verification device of frequency standard comparator

    检定规程/校准规范适用于的检校设备标准器检校参数
    JJG545-2015《频标比对器检定规程》频标比对器参考频标输出标准频率、比对不确定度
    频率合成器
    功率计输入灵敏度
    衰减器
    功分器
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    表  7  时间检定仪检定装置所需设备

    Table  7.   Equipment required for verification device of time calibrator

    检定规程/校准规范适用于的检校设备标准器检校参数
    JJG601-2003《时间检定仪检定规程》时间检定仪(电子毫秒计检定仪,
    秒表检定仪,电秒表检定仪)
    参考频标内部晶体振荡器
    频标比对器
    时间间隔测量仪输入灵敏度
    光/电转换器
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    表  8  时间间隔发生器检定装置所需设备

    Table  8.   Equipment required for verification device of time interval generator

    检定规程/校准规范适用于的检校设备标准器检校参数
    JJG723-2008《时间间隔发生器检定规程》时间间隔发生器参考频标内部晶体振荡器
    频标比对器
    时间间隔测量仪连续脉冲周期、连续脉冲宽度、正脉冲宽度、负脉冲宽度、单脉冲宽度、延迟时间、两个单脉冲间的时间间隔
    示波器脉冲上升、下降时间及脉冲幅度
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    表  9  时钟测试仪校准装置所需设备

    Table  9.   Equipment required for calibration device of clock tester

    检定规程/校准规范适用于的检校设备标准器检校参数
    JJF1662-2017《时钟测试仪校准规范》时钟测试仪(用于测量电能表日计时
    误差等计量性能的)
    参考频标开机特性、相对平均频率偏差
    通用计数器
    函数信号发生器日计时误差、频率测量
    参考时钟时钟时刻误差
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    表  10  标准数字时钟检定装置所需设备

    Table  10.   Equipment required for verification device of standard digital clock

    检定规程/校准规范适用于的检校设备标准器检校参数
    JJG722-2018《标准数字时钟》标准数字时钟(包括GNSS授时型标准数字时钟)参考时钟同步偏差、延时量、钟速
    时间间隔测量仪
    频标比对器频率长期参数
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    表  11  时间与频率标准远程校准装置所需设备

    Table  11.   Equipment required for remote calibration device of time and frequency standard

    检定规程/校准规范适用于的检校设备标准器检校参数
    JJF1206-2018《时间与频率标准远程校准规范》时间标准、频率标准参考频率标准时间偏差、时间稳定度
    参考时间标准
    GNSS时间频率传递装置频率偏差、频率日漂移率、频率稳定度
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  • [1] Liang Kun, Yang Hang, Zuo Fei, et al. Disciplined oscillator system by UTC(NIM) for remote time and frequency traceability[C]. European Frequency & Time Forum. Neuchatel: Switzerland IEEE, 2015.
    [2] Liang Kun, Zuo Fei, Pei Chao, et al. Real-Time Remote Calibration (RTRC) System for Time and Frequency[C]. Proceedings of IFCS-EFTF2013. Prague: Czech, 2013.
    [3] Liang Kun, Chen Qingyi, Han Kai, et al. Replicating UTC(NIM) remotely for time and frequency traceability[J]. International Journal of Electrical Engineering, 2019, 26(4): 147-156.
    [4] 国家质量监督检验检疫总局. 电子测量仪器内石英晶体振荡器检定规程: JJG180-2002[S]. 北京: 中国计量出版社, 2003.
    [5] 国家质量监督检验检疫总局. 时间间隔测量仪检定规程: JJG238-2018[S]. 北京: 中国标准出版社, 2018.
    [6] 国家质量监督检验检疫总局. 通用计数器检定规程: JJG349-2014[S]. 北京: 中国质检出版社, 2015.
    [7] 国家质量监督检验检疫总局. 频标比对器检定规程: JJG545-2015[S]. 北京: 中国质检出版社, 2016.
    [8] 国家质量监督检验检疫总局. 时间检定仪检定规程: JJG601-2003[S]. 北京: 中国计量出版社, 2005.
    [9] 国家质量监督检验检疫总局. 时间间隔发生器检定规程: JJG723-2008[S]. 北京: 中国质检出版社, 2018.
    [10] 国家质量监督检验检疫总局. 时钟测试仪校准规范: JJF1662-2017[S]. 北京: 中国标准出版社, 2018.
    [11] 国家质量监督检验检疫总局. 标准数字时钟检定规程: JJG722-2018[S]. 北京: 中国标准出版社, 2018.
    [12] 国家市场监督管理总局. 时间与频率标准远程校准规范: JJF1206-2018[S]. 北京: 中国质检出版社, 2019.
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  • 网络出版日期:  2021-07-02
  • 刊出日期:  2021-07-16

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