一种受控频偏的时间间隔测量精度计量检定方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]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】
[0002]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/GL0NASS/GIELL10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。
[0003]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。
[0004]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I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:
[0005]I)分路的测试方法
[0006]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I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I和线长2不同的传播时延造成的。通过选择不同的线长I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。
[0007]2)高稳本振比对的方法
[0008]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??Μ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??Μ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I秒观测窗口测量IMHz信号，是被测信号IM个脉冲间隔产生一个开门和一个关门而形成的一个I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。
[0009]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】
[0010]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。
[0011]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，
[0012]步骤S101:通过频率综合仪控制AF = 0，Δ Φ取不同的值，用于评估固定时间间隔测量的背景噪声；
[0013]步骤S102:通过频偏Δ F/F在O，Δ F/F的不同取值，产生连续受控的高精度时间间隔；
[0014]步骤S103:选择合适的频偏△F/F值，对被测??Μ仪表的背景噪声和不确定度进行高精度计量检测；
[0015]步骤S104:通过数据处理，将固定AF/F频偏的影响消除。
[0016]进一步的，所述步骤S103中选择合适的频偏△F/F值为随着△ F/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A F/F值。
[0017]进一步的，所述步骤S104中通过数据处理，消除Δ F/F频偏的影响为校正后的TIE测量值=实际测量TIE值-Δ F/F*T，其中T为每个测量值对应测量开始时刻的时间。
[0018]本发明还包括一种受控频偏的时间间隔测量精度计量检定装置，包括参考源和频率综合仪器，所述参考源分别与被计量TIM设备的参考信号输入端和通道A相连接，所述参考源与频率综合仪的参考输入端相连接，所述频率综合仪与被计量TIM设备的通道B相连接。
[0019]采用上述方法和装置后，本发明使用受控频偏方式产生连续的高精度时间间隔测量、测试方法和数据处理流程，使得高精度时间间隔测量的背景噪声和不确定度的计量检定精度达到5ps。
【附图说明】
[0020]下面将结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0021]图1为本发明【背景技术】中分路的测试方法计量检定连接框图。
[0022]图2为本发明【背景技术】中高稳本振比对的方法计量检定连接框图。
[0023]图3为本发明受控频偏的时间间隔测量精度计量检定方法的连接框图。
[0024]图4为本发明检测某个??Μ设备的时间间隔误差(TIE)测量曲线。
【具体实施方式】
[0025]间间隔测量误差检定包括两个核心指标:噪声和不确定度。噪声用于衡量仪器测量值的自身起伏程度，不确定度用于衡量测量值和真值的最大误差。现有检定方法是产生若干固定的时间间隔，让被检定的仪表或部件进行多次重复测量。这种检定方法能反映出被测仪器的测量背景噪声(或称为短期稳定性)，但是从衡量被测仪器的测量不确定度来讲，是存在不足的。阐述如下:
[0026]依据中华人民共和国国家计量检定规程《精密时间间隔测量仪JJG(YD)034_95》，标准中使用的是分路法，对TIM仪表