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频率稳定度自动评估系统的设计与实现

刘彪  
【摘要】:原子钟是提供时间频率信号的关键设备,具有广泛的应用。频率稳定度是原子钟性能的一项主要指标,对于一台高精度的原子钟,准确掌握原子钟的实时特性对其应用具有重要意义。在实际应用中,原子钟为测量设备提供标准频率信号,原子钟输出频率信号的准确性和稳定性直接影响测量结果的准确性和稳定性。但是由于工作环境、老化等因素的影响,原子钟输出频率与标称频率值存在差异,并随时间变化。为保证设备运行状态的正常、测量结果的准确可靠,就需要对原子钟输出频率信号的准确性和稳定性进行实时地监测。 原子钟噪声分析、消噪处理是原子钟应用的主要工作内容之一。确定原子钟的噪声类型,是对原子钟数据进行消噪处理的前提,可以说噪声类型的自动判别对实际工作有着重要的作用。 论文针对实际工作中对原子钟频率稳定度自动评估和原子钟噪声类型自动识别的需求,利用原子钟比对数据进行原子钟频率稳定度自动连续评估、原子钟噪声类型自动连续识别方法的研究,利用现代计算机技术,设计并实现频率稳定度实时自动评估、噪声类型自动连续识别系统,并在此基础上完成了钟差数据和频率数据的图形显示功能。本文主要的研究内容和研究成果如下: (1)、频率稳定度实时评估系统的理论基础。阐述了实时监测原子钟准确度和稳定度的意义。对原子钟性能分析的基本理论进行梳理分析,介绍了原子钟时域频率稳定度的计算方法。讨论和分析了在时域表征的原子钟噪声模型。 (2)、频率稳定度实时评估系统的方案设计。研究了原子钟频率稳定度自动连续评估方法,研究了原子钟噪声类型自动连续识别的方法。给出了频率稳定度实时评估系统的设计原则,研究了系统各个模块的设计方法与实现方案,设计了系统流程。 (3)、频率稳定度实时评估系统的软件实现。简单介绍了系统开发环境及系统开发工具,然后对系统开发过程中需要用到的关键技术进行详细介绍,并结合系统设计,对各个模块进行软件编制。实现了频率稳定度实时自动评估、噪声类型自动连续识别、评估结果的动态图形化显示等功能,并利用实测数据对整个系统进行了测试。


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