時(shí)間頻率計(jì)量器具檢定系統(tǒng)表

JJG2007—20151時(shí)間頻率計(jì)量器具檢定系統(tǒng)表1范圍本檢定系統(tǒng)表適用于時(shí)間頻率量值傳遞,包括時(shí)間頻率量值由時(shí)間頻率計(jì)量基準(zhǔn)通過(guò)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)到工作計(jì)量器具的傳遞關(guān)系、量值傳遞方法及量值傳遞時(shí)的測(cè)量能力。在開展校準(zhǔn)時(shí),也可作為量值溯源的依據(jù)。2引用文件JJF1001通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義JJF1059.1—2012測(cè)量不確定度評(píng)定與表示JJF1180時(shí)間頻率計(jì)量名詞術(shù)語(yǔ)及定義凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本系統(tǒng)表,凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本檢定系統(tǒng)表。3計(jì)量基準(zhǔn)3.1名稱和量值時(shí)間頻率計(jì)量基準(zhǔn)包括秒長(zhǎng)國(guó)家計(jì)量基準(zhǔn)(以下簡(jiǎn)稱秒長(zhǎng)基準(zhǔn))及原子時(shí)標(biāo)國(guó)家計(jì)量基準(zhǔn)(以下簡(jiǎn)稱原子時(shí)標(biāo)基準(zhǔn))。3.1.1秒長(zhǎng)基準(zhǔn)秒長(zhǎng)基準(zhǔn)是直接復(fù)現(xiàn)秒定義的物理裝置,目前為NIM5激光冷卻銫原子噴泉鐘,主要用途為:1)參與國(guó)際原子時(shí)的產(chǎn)生;2)直接校準(zhǔn)原子時(shí)標(biāo)基準(zhǔn)的秒長(zhǎng)。秒長(zhǎng)基準(zhǔn)的輸出頻率為9192631770Hz。3.1.2原子時(shí)標(biāo)基準(zhǔn)原子時(shí)標(biāo)基準(zhǔn)由一組連續(xù)工作的原子鐘、內(nèi)部比對(duì)系統(tǒng)及外部比對(duì)系統(tǒng)組成,通過(guò)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)時(shí)間頻率傳遞及衛(wèi)星雙向時(shí)間頻率傳遞(TWSTFT)參加國(guó)際計(jì)量局(BIPM)組織的國(guó)際原子時(shí)(TAI)合作,建立和保持標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間,代號(hào)為UTC(NIM)。UTC(NIM)給出5MHz、10MHz和100MHz標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)、1PPS標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)及北京時(shí)間。注:全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)目前包括美國(guó)的GPS、俄羅斯的GLONASS、歐盟的Galileo及中國(guó)的BDS(北斗)。3.2頻率不確定度及時(shí)間偏差3.2.1秒長(zhǎng)基準(zhǔn)頻率不確定度多種物理及技術(shù)因素造成秒長(zhǎng)基準(zhǔn)的頻率復(fù)現(xiàn)值偏離定義值。評(píng)定出各項(xiàng)因素造成JJG2007—20152的偏離值及其不確定度,將偏離值修正,得到秒長(zhǎng)基準(zhǔn)的頻率,合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度即為準(zhǔn)度為1.5×10-15(k=1)(2014年評(píng)定)。3.2.2.1原子時(shí)標(biāo)基準(zhǔn)頻率不確定度率不確定度優(yōu)于5×10-15(k=1),主要傳遞途徑為:利用GNSS時(shí)間頻率傳遞及TWSTFT參加國(guó)際原子時(shí)合作,從BIPM每月的時(shí)間公報(bào)上得到UTC(NIM)相對(duì)UTC的頻率偏差。TAI頻率不確定度優(yōu)于5×10-16(k=M)的速率,保持其頻率不確定度5×10-15。用一臺(tái)氫原子鐘(也稱飛輪鐘)作媒介,同時(shí)測(cè)出氫原子鐘相對(duì)秒長(zhǎng)基準(zhǔn)和UTC(NIM)的相對(duì)頻率偏差,通過(guò)計(jì)算得到UTC(NIM)相對(duì)秒長(zhǎng)基準(zhǔn)的相對(duì)頻率偏差,調(diào)整UTC(NIM)的速率,保持其頻率不確定度5×10-15。3.2.2.2時(shí)間偏差UTC(NIM)與UTC的時(shí)間偏差由BIPM的時(shí)間公報(bào)上得到,通過(guò)相位微躍器調(diào)整使其保持在±10ns以內(nèi),偏差的不確定度為5ns(k=1)。3.3傳遞方法時(shí)間頻率量值通過(guò)原子時(shí)標(biāo)基準(zhǔn)(作為參考源)向下級(jí)進(jìn)行傳遞。3.3.1頻率傳遞3.3.1.1直接測(cè)量(1)使用時(shí)差測(cè)量?jī)x或比相儀使用時(shí)差測(cè)量?jī)x或比相儀測(cè)量被測(cè)源與參考源的時(shí)差,求出相對(duì)頻率偏差。測(cè)量?jī)x單次測(cè)量的不確定度為1ns(k=2),對(duì)于1天的平均時(shí)間,相對(duì)頻率偏差的測(cè)量不確定度為2×10-14(k=2)。(2)使用頻標(biāo)比對(duì)器使用頻標(biāo)比對(duì)器測(cè)量被測(cè)源與參考源的相對(duì)頻率偏差,取樣時(shí)間為100s時(shí),測(cè)量(k=2)。使用GNSS時(shí)間頻率傳遞、TWSTFT或光纖時(shí)間頻率傳遞等技術(shù)對(duì)時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行遠(yuǎn)程測(cè)量。平均時(shí)間為一天,相對(duì)頻率偏差的測(cè)量不確定度可達(dá)6×10-14~2×10-17(k=2)。3.3.2時(shí)間傳遞3.3.2.1直接測(cè)量用時(shí)差測(cè)量?jī)x直接測(cè)量被測(cè)時(shí)間源的秒信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間秒信號(hào)的時(shí)差,測(cè)量不確定(1)通過(guò)GNSS時(shí)間頻率傳遞、TWSTFT或光纖時(shí)間傳遞系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)可通過(guò)GNSS時(shí)間頻率傳遞、TWSTFT或光纖時(shí)間傳遞系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳遞,不確定度為(1~10)ns(k=2)。JJG2007—20153(2)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)和電話網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)也可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)和電話網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳遞,互聯(lián)網(wǎng)時(shí)間傳遞的不確定度為1μs~100ms(k=2),電話網(wǎng)時(shí)間傳遞的不確定度為10ms(k=2)。4計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)4.1名稱和量值4.1.1名稱4.1.1.1原子時(shí)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)守時(shí)系統(tǒng)產(chǎn)生并保持標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間和頻率的裝置。4.1.1.2原子頻率標(biāo)準(zhǔn)基于原子躍遷理論制造的頻率標(biāo)準(zhǔn)(以下簡(jiǎn)稱頻標(biāo))。包括銫原子頻標(biāo)、氫原子頻標(biāo)、銣原子頻標(biāo)。4.1.1.3石英晶體頻標(biāo)用高穩(wěn)定石英晶體振蕩器制成的獨(dú)立使用的頻標(biāo)。4.1.1.4GNSS控制的頻標(biāo)包括GNSS控制的銣原子頻標(biāo)和GNSS控制的石英晶體頻標(biāo)。4.1.2量值原子時(shí)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)通常給出5MHz、10MHz或100MHz頻率信號(hào)、1PPS時(shí)間信號(hào)及北京時(shí)間。頻標(biāo)通常給出5MHz、10MHz或100MHz頻率信號(hào)。4.2頻率偏差及時(shí)間偏差原子時(shí)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)頻率偏差優(yōu)于±2×10-13;與UTC(NIM)的時(shí)間偏差優(yōu)于±100ns。銫原子頻標(biāo)和氫原子頻標(biāo)的相對(duì)頻率偏差在±1×10-11~±5×10-13范圍內(nèi)。銣原子頻標(biāo)的相對(duì)頻率偏差在±1×10-10~±5×10-11范圍內(nèi),GNSS控制的銣原子頻標(biāo)的相對(duì)頻率偏差優(yōu)于±1×10-12(平均時(shí)間為1天)。石英晶體頻標(biāo)的相對(duì)頻率偏差在±5×10-8~±1×10-9范圍內(nèi),GNSS控制的石英晶體頻標(biāo)準(zhǔn)的相對(duì)頻率偏差優(yōu)于±1×10-12(平均時(shí)間為1天)。4.3傳遞方法時(shí)間頻率量值可通過(guò)時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)(作為參考源)向工作計(jì)量器具進(jìn)行傳遞。4.3.1頻率傳遞4.3.1.1直接測(cè)量(1)使用高分辨力頻率計(jì)數(shù)器用高分辨力頻率計(jì)數(shù)器直接測(cè)量被測(cè)源的頻率。計(jì)數(shù)器可采用原子頻標(biāo)或石英晶體頻標(biāo)作為外頻標(biāo)。測(cè)量不確定度為1×10-8~1×10-11(k=2)。(2)使用時(shí)差測(cè)量?jī)x或比相儀同3.3.1.1(1)。(3)使用頻標(biāo)比對(duì)器JJG2007—20154同3.3.1.1(2)。4.3.1.2遠(yuǎn)程傳遞同3.3.1.2。4.3.2時(shí)間傳遞4.3.2.1直接測(cè)量同3.3.2.1。4.3.2.2遠(yuǎn)程傳遞(1)同3.3.2.2(1)。(2)同3.3.2.2(2)。(3)通過(guò)長(zhǎng)、短波授時(shí)系統(tǒng)。1μs(k=2),短波授時(shí)不確定度為1ms(k=2)。5工作計(jì)量器具時(shí)間頻率工作計(jì)量器具分兩大類:時(shí)間頻率發(fā)生器和時(shí)間頻率測(cè)量?jī)x。前者產(chǎn)生頻率、時(shí)間間隔或時(shí)刻信號(hào),后者用于測(cè)量頻率和時(shí)間間隔。時(shí)間頻率量值傳遞的主要任務(wù)就是檢定、校準(zhǔn)計(jì)量器具內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)源的時(shí)間頻率偏差和穩(wěn)定度,其他計(jì)量性能指標(biāo)的檢定不歸屬本檢定系統(tǒng)表。5.1典型工作計(jì)量器具的名稱和測(cè)量范圍5.1.1頻率合成器也稱為合成信號(hào)發(fā)生器,頻率范圍為1μHz~110GHz。頻率合成器亦包括GNSS信號(hào)模擬器。5.1.2時(shí)間合成器產(chǎn)生各種時(shí)間間隔,信號(hào)形式均為脈沖。以正(負(fù))脈沖間隔或正(負(fù))脈沖寬度給出時(shí)間間隔,時(shí)間間隔范圍為1ns~104s。5.1.3頻率計(jì)數(shù)器頻率測(cè)量范圍為1μHz~110GHz。5.1.4時(shí)差測(cè)量?jī)x可測(cè)量?jī)擅}沖間的時(shí)間間隔和脈沖寬度,范圍為1ns~104s。5.1.5GNSS接收機(jī)(時(shí)間測(cè)量型)可接收一種或多種GNSS信號(hào),產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)1PPS信號(hào)。5.1.6通用時(shí)鐘包括標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字時(shí)鐘、電視臺(tái)和廣播電臺(tái)報(bào)時(shí)鐘、計(jì)算機(jī)時(shí)鐘及其他時(shí)鐘等,產(chǎn)生北京時(shí)間或1PPS信號(hào)。5.2工作計(jì)量器具的頻率偏差與時(shí)間偏差工作計(jì)量器具內(nèi)頻率源大都為晶振,從普通晶振、溫補(bǔ)晶振到恒溫