Tài liệu Xác định độ ổn định tần số các đồng hồ nguyên tử cesium trên cơ sở dữ liệu so sánh từ bộ TSC 12030-110 - Triệu Việt Phương: Công nghệ thông tin
T. V. Phương, N. V. Công, N. T. Hằng, “Xác định độ ổn định tần số bộ TSC 12030-110.” 244
XÁC ĐỊNH ĐỘ ỔN ĐỊNH TẦN SỐ CÁC ĐỒNG HỒ NGUYÊN TỬ
CESIUM TRÊN CƠ SỞ DỮ LIỆU SO SÁNH TỪ BỘ TSC 12030-110
Triệu Việt Phương*, Ngô Văn Công, Nguyễn Thu Hằng
Tóm tắt: Đối với các phòng thí nghiệm tham gia chương trình so sánh chủ chốt
CCTF-K001.UTC, độ ổn định tần số của các đồng hồ nguyên tử (chuẩn tần số) -
biểu thị bằng độ lệch Allan - với khoảng thời gian trung bình đo () 5 ngày hoặc
hơn, hoàn toàn có thể xác định từ các Circular – T được Văn phòng Cân đo quốc tế
(BIPM) ấn bản định kỳ. Tuy nhiên trong thực tế luôn cần thiết phải xác định độ ổn
định của chuẩn tần số với ngắn hơn ( = 1 s, 10 s, 100 s). Khi đó, độ lệch Allan
của chuẩn có thể xác định được, với điều kiện phải có ít nhất 03 đồng hồ nguyên tử
so sánh với nhau sử dụng bộ đo thời gian đa kênh hoặc máy đo khoảng thời gian kết
hợp bộ chuyển mạch. Bài báo này trình bày về hệ thống chuẩn thời g...
9 trang |
Chia sẻ: quangot475 | Lượt xem: 638 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Xác định độ ổn định tần số các đồng hồ nguyên tử cesium trên cơ sở dữ liệu so sánh từ bộ TSC 12030-110 - Triệu Việt Phương, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Công nghệ thông tin
T. V. Phương, N. V. Công, N. T. Hằng, “Xác định độ ổn định tần số bộ TSC 12030-110.” 244
XÁC ĐỊNH ĐỘ ỔN ĐỊNH TẦN SỐ CÁC ĐỒNG HỒ NGUYÊN TỬ
CESIUM TRÊN CƠ SỞ DỮ LIỆU SO SÁNH TỪ BỘ TSC 12030-110
Triệu Việt Phương*, Ngô Văn Công, Nguyễn Thu Hằng
Tóm tắt: Đối với các phòng thí nghiệm tham gia chương trình so sánh chủ chốt
CCTF-K001.UTC, độ ổn định tần số của các đồng hồ nguyên tử (chuẩn tần số) -
biểu thị bằng độ lệch Allan - với khoảng thời gian trung bình đo () 5 ngày hoặc
hơn, hoàn toàn có thể xác định từ các Circular – T được Văn phòng Cân đo quốc tế
(BIPM) ấn bản định kỳ. Tuy nhiên trong thực tế luôn cần thiết phải xác định độ ổn
định của chuẩn tần số với ngắn hơn ( = 1 s, 10 s, 100 s). Khi đó, độ lệch Allan
của chuẩn có thể xác định được, với điều kiện phải có ít nhất 03 đồng hồ nguyên tử
so sánh với nhau sử dụng bộ đo thời gian đa kênh hoặc máy đo khoảng thời gian kết
hợp bộ chuyển mạch. Bài báo này trình bày về hệ thống chuẩn thời gian tần số tại
Viện Đo lường Việt Nam, việc xác định độ ổn định tần số của các đồng hồ nguyên tử
Cesium hiện có theo phương pháp trực tiếp, trên cơ sở dữ liệu so sánh từ bộ đo thời
gian đa kênh TSC 12030-110. Kết quả đạt được cho thấy, việc áp dụng phương pháp
trực tiếp nhằm xác định độ ổn định tần số của các đồng hồ nguyên tử Cesium là
đúng đắn và phù hợp với thực tế.
Từ khóa: BIPM CCTF-K001.UTC; Đồng hồ nguyên tử Cesium; Độ lệch Allan.
1. MỞ ĐẦU
Độ ổn định tần số là yếu tố vô cùng quan trọng trong các lĩnh vực khoa học
khác nhau như: truyền thông vô tuyến, radar, hàng không, định vị, dẫn đường, ứng
dụng thời gian...Thông thường, mỗi bộ dao động có một số tần số hoạt động danh
định. Sự ổn định tần số của một bộ dao động là một thuật ngữ được sử dụng để mô
tả sự thay tần số nhỏ như thế nào quanh giá trị danh định của nó. Độ ổn định tần số
được hiểu là mức độ tín hiệu dao động tạo ra cùng một giá trị tần số tại bất kỳ thời
điểm nào, trong một khoảng thời gian nhất định [1].
Trong lĩnh vực Đo lường thời gian và tần số chuẩn, việc đánh giá độ ổn định tần
số của các chuẩn tần số (đồng hồ nguyên tử Cesium, Rubidium) luôn được các
phòng thí nghiệm quốc gia (PTN) xác định là nhiệm vụ quan trọng hàng đầu, nhằm
đảm bảo duy trì chuẩn quốc gia, tính liên kết của chuẩn đến hệ đơn vị đo lường
quốc tế SI. Các PTN cần tham gia chương trình so sánh chủ chốt CCTF-
K001.UTC [2]. Theo đó, hàng tháng các PTN gửi dữ liệu so sánh các đồng hồ
nguyên tử, thu đo thời gian GPS đến BIPM. Dựa vào những dữ liệu này, BIPM
tiến hành xử lý, đánh giá và thông báo cáo kết quả so sánh là các Circular-T trên
website của BIPM [3], qua email đến từng PTN. Trên cơ sở kết quả trong BIPM
Circular-T, các PTN sẽ tự tính toán, điều chỉnh, duy trì độ chính xác của chuẩn
UTC(k) – k là tên viết tắt mỗi PTN tham gia chương trình - xác định được độ lệch,
độ không đảm bảo đo của hệ thống chuẩn của mình, phục vụ duy trì, dẫn xuất
chuẩn. Phương sai Allan được dùng để xác định sự ổn định của tần số (độ lệch
Allan) trong các bộ dao động nói chung cũng như của chuẩn tần số [1, 4, 5]. Để
xác định được độ ổn định tần số của các đồng hồ nguyên tử, thiết lập khả năng đo,
Thông tin khoa học công nghệ
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san CNTT, 11 - 2018 245
thử nghiệm của mỗi phòng thí nghiệm, có thể tính toán độ lệch Allan sử dụng dữ
liệu từ BIPM Circular-T [6]. Tuy nhiên có thể nhận thấy, việc tính toán theo thời
gian trung bình đo = 5 ngày từ BIPM Circular-T là rất dài, và thực tế các phép đo
liên quan đến độ chính xác, ổn định tần số thường có thời gian ngắn hơn. Do đó,
cần thiết phải xác định được độ ổn định tần số của chuẩn tần số với thời gian trung
bình đo ngắn hơn. Phương pháp trực tiếp [1] tính toán xác định độ lệch Allan
giữa các đồng hồ nguyên tử hiện đang được sử dụng phổ biến nhằm xác định độ ổn
định tần số với ngắn. Để thực hiện được phương pháp này, yêu cầu tối thiểu là
PTN phải có ít nhất 03 đồng hồ nguyên tử, so sánh với nhau thông qua bộ đo thời
gian đa kênh hoặc máy đo khoảng thời gian kết hợp bộ chuyển mạch [1]. Với các
trang thiết bị hiện có, kết hợp với nghiên cứu thành công giải pháp lưu trữ, xử lý
dữ liệu từ bộ đo thời gian đa kênh TSC 12030-110, việc tính toán xác định độ ổn
định tần số của các đồng hồ nguyên tử Cesium tại phòng đo lường Thời gian &
Tần số, Viện Đo lường Việt Nam theo phương pháp trực tiếp là khả thi.
Trong bài báo này sẽ trình bày về hệ thống chuẩn thời gian tần số tại Viện Đo
lường Việt Nam (VMI), hoạt động của bộ đo thời gian đa kênh TSC 12030-110,
kết quả xác định độ ổn định tần số của các đồng hồ nguyên tử Cesium hiện có theo
phương pháp trực tiếp trên cơ sở dữ liệu so sánh từ bộ đo thời gian đa kênh TSC
12030-110.
2. HỆ THỐNG CHUẨN THỜI GIAN & TẦN SỐ TẠI VMI
2.1. Hệ thống chuẩn và liên kết chuẩn đến BIPM
Chuẩn, các thiết bị thuộc hệ thống chuẩn lĩnh vực đo lường thời gian & tần số
hiện nay của Viện Đo lường Việt Nam (VMI) đặt tại phòng đo lường Thời gian &
Tần số. Hệ thống chuẩn này được ghép nối với nhau như hình 1.
Trong đó, tín hiệu tần số 5 MHz từ đầu ra của đồng hồ nguyên tử Cesium
Microsemi 5071A (S/N: US49353669) sử dụng loại ống tia hiệu năng cao (high
performance Cesium tube, option 001), độ chính xác ±5×10-13 được dùng để đồng
bộ cho thiết bị điều chỉnh pha, tần số AOG-110. Tín hiệu từ đầu ra của bộ AOG-
110 bao gồm: tần số chuẩn 5 MHz và xung 1 PPS được định nghĩa là chuẩn tần số
Việt Nam, VFS (Vietnam Frequency Standard) và chuẩn thời gian Việt Nam, VTS
(Vietnam Time Standard) hay UTC(VMI), trong đó UTC(VMI) = UTC + 7 h.
Trong sơ đồ hình 1, ngoài việc dữ liệu thu đo, so sánh GPS (sử dụng các máy
thu thời gian GPS: Javad EU-80, Polarx3eTR) được xử lý và gửi đến BIPM bằng
máy tính qua internet, thì việc lưu trữ, xử lý dữ liệu so sánh giữa các đồng hồ
nguyên tử Cesium, tạo báo cáo theo định dạng, yêu cầu và gửi đi BIPM là vô cùng
quan trọng. Để thực hiện việc gửi dữ liệu so sánh giữa các đồng hồ đi BIPM, máy
tính máy tính cài đặt các phần mềm lưu trữ, tạo báo cáo để đảm nhiệm chức năng
lấy dữ liệu từ bộ so sánh đa kênh TSC12030-110 qua giao thức TCP/IP, xử lý và
Công nghệ thông tin
T. V. Phương, N. V. Công, N. T. Hằng, “Xác định độ ổn định tần số bộ TSC 12030-110.” 246
tạo báo cáo dữ liệu so sánh của các đồng hồ nguyên tử Cesium gửi BIPM tham gia
chương trình so sánh chủ chốt CCTF-K001.UTC và chương trình thực thi UTCr
[2, 7] mà phòng Đo lường Thời gian & Tần số đã tham gia cùng với gần 80 PTN
khác trên thế giới.
Cesium 5071A (option 001)
S/N: US49353669
5 MHz
AOG-110
S/N: 01000000059
Dis. RF Amplifier 6502B
S/N: 0517013096
XSRM-Z Frequency converter
S/N: 870 963/030
Dis. Pulse. Amplifier 6602B
S/N: 0611013508
NV 14 T HF-Multi coupler
S/N: 320 615/39
5 MHz (VFS) 1 PPS (UTC(VMI)
5 MHz
10 MHz
GPS time
receivers (Javad
EU-80/
Polarx3eTR)
1 PPS
10 MHz
PC
TSC 12030-110
S/N: 134819
Cesium 5071A
S/N: 3680A01233
5 MHz
Cesium 5071A
S/N: US49353670
5 MHz
5 MHz
5 MHz
1 P
P
S
PC
BIPM
R
ep
ort
R
eport
Circular-T
Hình 1. Hệ thống chuẩn Thời gian & Tần số tại VMI.
Từ những dữ liệu (thu đo, so sánh GPS, đồng hồ nguyên tử) được gửi đi bởi các
PTN tham gia vào chương trình so sánh trên, BIPM sẽ tiến hành xử lý, đánh giá và
gửi báo cáo kết quả so sánh hàng tháng (BIPM Circular-T) tới từng phòng. Kết quả
trong báo cáo của BIPM là cơ sở để xác định sai lệch, độ ổn định cũng như đánh
giá độ không đảm bảo đo của chuẩn thời gian và tần số Việt Nam, được mô tả
trong [8]. Có thể thấy, việc sử dụng dữ liệu từ BIPM Circular-T để đánh giá độ ổn
định tần số của các đồng hồ Cesium cần khoảng thời gian rất dài (hàng tháng, với
khoảng thời gian trung bình đo = 5 ngày). Trong thực tế, việc đánh giá độ ổn
định tần số của các đồng hồ (độ lệch Allan) với thời gian trung bình đo ngắn hơn là
rất cần thiết (thông thường = 1 s, 10 s, 100 s, 1000 s). Từ hình 1 có thể nhận
thấy, phòng đo lường Thời gian & Tần số, Viện Đo lường Việt Nam có đủ 03 đồng
hồ cùng bộ đo thời gian đa kênh MMS (Multi-Channel/clock Measurement
System) TSC 12030-110 [9] để có thể áp dụng phương pháp trực tiếp đánh giá độ
ổn định tần số của các đồng hồ. Trong phương pháp này, các pha của hai đồng hồ
Cesium được so sánh tại một khoảng thời gian sử dụng TSC 12030-110 – như
trên hình 1 - theo phương sai Allan.
2.2. Nguyên lý hoạt động bộ đo thời gian đa kênh TSC 12030-110
Thông tin khoa học công nghệ
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san CNTT, 11 - 2018 247
Bộ TSC 12030-110 là hệ thống đo pha trộn kín đa kênh. Hình 2 dưới đây cho
thấy các kết nối logic cho hai trong số bốn kênh, sẽ được sử dụng để minh họa ý
nghĩa của dữ liệu pha được cung cấp bởi MMS.
Hình 2. Các module TSC 2011, 2048B và 2049 bao gồm một hệ thống đo lường
kết hợp hai bộ trộn. Sơ đồ hiển thị 2 trong 4 kênh đầu vào [9].
TSC 12030-110 bao gồm 04 module: tạo dao động thạch anh 32 MHz (TSC
2049), tổ hợp số trực tiếp (TSC 2048B), phát hiện điểm 0 và tổ hợp đếm sự kiện
(TSC 2011B), điều khiển và xử lý (TSC 2077E). Module TSC 2011B chứa bốn bộ
trộn so sánh sai lệch pha của bốn tín hiệu đầu vào độc lập với một tín hiệu tham
chiếu được cung cấp bởi bộ dao động nội (trên Module TSC 2049) và bộ tổ hợp số
trực tiếp (TSC 2048B) [9].
Từ sự hoạt động của 2 kênh sẽ suy rộng ra cho nhiều kênh vào của TSC 2011 và
tín hiệu trên TSC 2048 cũng được kết nối với TSC 2011 như đối với 2 kênh.
Ví dụ: pha của tín hiệu trên đầu vào A và B được viết dưới dạng
tt AA 2 (1)
ttt BBB 2 (2)
Phương trình (1) khác phương trình (2) do đầu vào A được chọn là thời gian
gốc của hệ thống. Mỗi khi t xuất hiện theo biểu thức thì thời gian được hiểu như
là đồng hồ được nối đến kênh A. Đầu vào A được coi như là “kênh chủ” trong
cấu hình của MMS. Vì vậy, phương trình pha đầu ra của tín hiệu đồng bộ ΦS
được viết là
)(2
0
tt SSS (3)
Tín hiệu đầu ra của bộ trộn A và B lần lượt sẽ là
tV
AA
MM
sin và tV
BB MM
sin
Vì vậy phương trình (1) và (2) có thể viết lại là
tt SSASAM A 002 (4)
ttt SBSBSBM B 002 (5)
Cuối cùng thực hiện phép trừ phương trình (4) và (5) ta xác định được sự sai
khác pha (độ lệch pha) giữa 2 tín hiệu vào tại đầu A và B.
Công nghệ thông tin
T. V. Phương, N. V. Công, N. T. Hằng, “Xác định độ ổn định tần số bộ TSC 12030-110.” 248
BABA MMSMSMBA
(6)
Rõ ràng, từ phương trình (6) ta xác định được sự sai khác về pha giữa hai tín
hiệu được đưa tới đầu vào của 2 kênh A, B bằng sự sai khác về pha giữa 2 kênh
sau khi tần số được biến đổi bởi bộ trộn.Tín hiệu tổ hợp là tần số trung tâm của 2
bộ biến đổi chung này, và pha của nó sẽ bị mất đi trong biểu thức tính toán.
Trong trường hợp không có nhiễu, sự sai khác pha giữa 2 tín hiệu vào tại đầu A
và B là
t
oBABA
0
2 (7)
Thời gian gốc t đã được biết của đầu vào A, đơn vị của pha là đơn vị chu kỳ của
đầu vào A. Người ta đã biến đổi dữ liệu pha tại đầu ra của MMS sang đơn vị thời
gian [9]. Điều này thực hiện bởi nhân tín hiệu đầu ra (nghịch đảo) với chu kỳ của
đầu vào A. Ví dụ: 200 ns là tần số danh định của 5 MHz.
Hiện tại, các dữ liệu so sánh của 03 đồng hồ nguyên tử (như hình 1) được lấy từ
bộ TSC 12030-110 theo cấu trúc:
, ví dụ: dữ liệu so sánh 03
đồng hồ nguyên tử Cesium ngày 08 tháng 7 năm 2018 tại thời điểm 00h00m00s
UTC (BIPM quy định sử dụng giá trị tại thời điểm này hàng ngày trong so sánh)
như sau
1|1531008032|2018-07-08 00:00:00|19626208.255583563
2|1531008032|2018-07-08 00:00:00|19626208.053987023
3|1531008032|2018-07-08 00:00:00|19626207.629052796
4|1531008032|2018-07-08 00:00:00|19626212.706170619
Khi đó, x12 là độ lệch pha giữa kênh 1 và kênh 2 sẽ được tính
12
1 2
5000000
đôlêch pha kênh đôlêch pha kênh
x
(8)
Trong đó, 5000000 là tần số 5 MHz đầu vào các kênh hiện nay.
3. XÁC ĐỊNH ĐỘ ỔN ĐỊNH TẦN SỐ SỬ DỤNG KẾT QUẢ SO SÁNH
GIỮA CÁC ĐỒNG HỒ CESIUM THU ĐƯỢC TỪ BỘ TSC 12030-110
Như đã trình bày ở trên, trong lĩnh vực đo lường thời gian & tần số, độ lệch
Allan (bằng căn bậc 2 của phương sai Allan) biểu thị độ ổn định tần số của một
nguồn tần số (chuẩn tần số, bộ dao động). Phương sai Allan được tính toán theo
công thức [1] sau
2
2 2
2
1
1
[ ( 2 ) 2 ( ) ( )]
2( 2)
N
y i i i
t
x t x t x
N
(9)
Trong đó, N là số giá trị phase đo được theo khoảng thời gian trung bình đo ,
( )
i
x t là lần đo thứ i của giá trị pha được đo trong . Thuật ngữ x(t) và x(t+) là độ
lệch pha tức thời tại thời điểm (t+τ) và t giữa 2 đồng hồ.
Thông tin khoa học công nghệ
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san CNTT, 11 - 2018 249
Khi so sánh độ lệch pha giữa 2 đồng hồ (j, k), chúng ta có thể tính toán được
phương sai Allan 2 ( )
jk
cho các giá trị pha khi sử dụng công thức (9), và phương
sai Allan tổng sẽ bằng tổng hai phương sai Allan thành phần, do đó [1].
2 2 2 ( ) ( )jk j k (10)
Do có 3 đồng hồ so sánh từng cặp với nhau, thì phương sai Allan thành phần
cho mỗi đồng hồ sẽ là
2 2 2 21 12 13 23
1
( ) ( ( ) ( ) ( ))
2
(11)
2 2 2 22 23 21 13
1
( ) ( ( ) ( ) ( ))
2
(12)
2 2 2 23 31 32 12
1
( ) ( ( ) ( ) ( ))
2
(13)
Áp dụng công thức (9) để tính toán phương sai Allan cho từng đồng hồ, sử dụng
công thức (10) để tính toán toán phương sai Allan cho từng cặp kênh đầu vào, sẽ
tìm được 2
jk
(jk là 12; 13; 21; 31; 32). Và τ là 2i (với i = 0, 1, 2, 3). Từ đó, áp
dụng các công thức (11), (12), (13) sẽ xác định được phương sai Allan của từng
đồng hồ và từ đó xác định độ lệch Allan (độ ổn định tần số) tương ứng.
Hiện tại, UTC(VMI) đang được duy trì bởi đồng hồ Cesium Microsemi 5071A
(S/N: US49353669), độ ổn định tần số của đồng hồ này tương ứng là 1, hai đồng
hồ còn lại là HP 5071A (S/N: 3680A01233) và Microsemi 5071A (S/N:
US49353670) có độ ổn định tần số tương ứng là 2 và 3. Kết quả tính, xác định
toán độ lệch Allan của 03 đồng hồ nguyên tử tại phòng đo lường Thời gian & Tần
số, Viện Đo lường Việt Nam với thời gian trung bình đo τ =1 s, 2 s, 4 s, 16348 s
từ dữ liệu thu đo so sánh của 03 đồng hồ lấy từ bộ TSC 12030 -110 thể hiện trong
bảng 1 dưới đây.
Bảng 1. Độ lệch Allan của 03 đồng hồ Cesium.
τ (s) Độ lệch Allan
σ1 σ2 σ3
1 2,38E-12 7,24E-12 2,45E-12
2 2,96E-12 9,33E-12 3,02E-12
4 2,78E-12 8,54E-12 2,80E-12
8 2,14E-12 6,21E-12 2,03E-12
16 1,45E-12 4,24E-12 1,41E-12
32 9,88E-13 2,89E-12 9,26E-13
64 6,89E-13 1,99E-12 6,17E-13
Công nghệ thông tin
T. V. Phương, N. V. Công, N. T. Hằng, “Xác định độ ổn định tần số bộ TSC 12030-110.” 250
128 4,86E-13 1,36E-12 4,43E-13
256 3,43E-13 1,02E-12 2,97E-13
512 2,48E-13 7,18E-13 1,89E-13
1024 1,82E-13 5,20E-13 1,24E-13
2048 1,22E-13 3,59E-13 1,01E-13
4096 9,77E-14 2,58E-13 5,21E-14
8192 6,34E-14 1,45E-13 5,30E-14
16384 3,07E-14 1,10E-13 4,65E-14
Từ kết quả tính toán ở trên, biểu diễn dưới dạng đồ thị có trục đứng thể hiện độ
lệch Allan, trục ngang thể hiện giá trị τ theo thang logarit, ta có độ ổn định tần số
biểu thị bằng độ lệch Allan của các đồng hồ nguyên tử Cesium tại phòng đo lường
Thời gian & Tần số, Viện Đo lường Việt Nam như hình 3.
Trong hình 3, đường số 1 biểu diễn độ lệch Allan của đồng hồ Cesium
Microsemi 5071A (S/N: US49353669), đường số 2, 3 tương ứng biểu diễn độ lệch
Allan của hai đồng hồ còn lại là HP 5071A (S/N: 3680A01233) và Microsemi
5071A (S/N: US49353670). Từ kết quả xác định độ ổn định tần số của 03 đồng hồ
Cesium mô tả trong bảng 1 và đồ thị hình 3, có thể nhận thấy độ ổn định tần số của
đồng hồ Cesium Microsemi 5071A (S/N: US49353669) và Microsemi 5071A
(S/N: US49353670) – sử dụng loại ống tia Cesium hiệu năng cao - tốt hơn so với
đồng hồ HP 5071A (S/N: 3680A01233) - sử dụng loại ống tia Cesium tiêu chuẩn.
Điều này cũng hoàn toàn phù hợp với đặc trưng kỹ thuật của từng đồng hồ được
nhà sản xuất công bố [10].
Hình 3. Độ ổn định tần số các đồng hồ Cesium.
Thông tin khoa học công nghệ
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san CNTT, 11 - 2018 251
Kết quả trên cũng cho thấy, các đồng hồ nguyên tử Cesium tại phòng đo lường
Thời gian & Tần số, Viện Đo lường Việt Nam đang hoạt động bình thường, góp
phần đảm bảo việc duy trì độ chính xác, tin cậy của hệ thống chuẩn đo lường quốc
gia về Thời gian & Tần số ở Việt Nam.
4. KẾT LUẬN
Bài báo đã trình bày về hệ thống chuẩn thời gian tần số tại phòng đo lường Thời
gian & Tần số, Viện Đo lường Việt Nam. Trong đó làm rõ nguyên lý hoạt động của
đo thời gian đa kênh TSC 12030-110. Bài báo cũng đã mô tả việc xác định độ ổn
định tần số bằng tính toán độ lệch Allan của các đồng hồ nguyên tử Cesium hiện có
tại phòng theo phương pháp trực tiếp, trên cơ sở dữ liệu so sánh thu được từ bộ đo
thời gian đa kênh TSC 12030-110.
Kết quả đạt được chỉ ra rằng độ ổn định tần số của các đồng hồ Cesium hiện tại
phù hợp với đặc trưng kỹ thuật được nhà sản xuất công bố. Kết quả đạt được cũng
giúp cho việc duy trì độ chính xác, tin cậy của hệ thống chuẩn đo lường quốc gia
về Thời gian & Tần số ở Việt Nam hiện nay là đảm bảo. Có thể thấy việc áp dụng
phương pháp trực tiếp nhằm xác định độ ổn định tần số của các đồng hồ nguyên tử
Cesium là đúng đắn và phù hợp với thực tế hoạt động tại phòng đo lường Thời
gian & Tần số, Viện Đo lường Việt Nam.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. P Banerjee, Arundhati Chaterjee & Suman, “Determination of Allan
deviation of Cesium atomic clock for lower averaging time”, Indian Journal
Pure & Applied Physics, Vol.45, December 2007, pp.945-949.
[2]. CCTF WGMRA Guideline 7, “Participation in the ongoing key comparison
in time CCTF-K001.UTC”, 4-2015.
[3]. https://www.bipm.org/en/bipm-services/timescales/time-ftp/Circular-T.html
[4]. Dr. F. Ramian, “Time Domain Oscillator Stability Measurement Allan
variance”, Rohde & Schwarz, Application note, 4-2015.
[5]. W.J. Riley, “Handbook of Frequency Stability Analysis”, NIST Special
Publication 1065, July 2008.
[6]. CCTF, “Consultative Committee for Time and Frequency Sixteenth Session”,
(Sèvres, 1 and 2 April 2004).
[7]. G. Petit, F Arias, A Harmegnies, G Panfilo and L Tisserand, Time
Department, “UTCr: a rapid realization of UTC”, BIPM, 92312 Sevres,
France, 16 December 2013.
[8]. Triệu Việt Phương, “Đánh giá độ không đảm bảo đo chuẩn phục vụ tham gia
thỏa thuận toàn cầu về đo lường (MRA) lĩnh vực Thời gian – Tần số”, Tuyển
tập báo cáo khoa học Hội nghị đo lường toàn quốc lần V, 2010.
[9]. Timing Solutions Corporation, “Multichannel Mesuarement System
Công nghệ thông tin
T. V. Phương, N. V. Công, N. T. Hằng, “Xác định độ ổn định tần số bộ TSC 12030-110.” 252
TSC12030 user manual”, Copyright © 2006.
[10]. Microsemi Corporation, “Data sheet 5071A Primary Frequency Standard”,
Copyright © 2014.
ABSTRACT
DETERMINATION OF ALLAN DEVIATION OF CESIUM ATOMIC CLOCKS
BASED ON DATA OBTAINED FROM TSC 12030-110
For laboratories participating in the CCTF-K001.UTC key comparison
program, the frequency stability of atomic clocks (standard frequency) -
expressed by the Allan deviation – for averaging time () 5 days or more may
be calculated from the corresponding data of Circular-T published by Bureau
International des Poids et Measures (BIPM). However, in practice it is
always necessary to determine the stability of the frequency standard with
lower averaging time ( = 1 s, 10 s, 100 s ...). The Allan deviation of each
atomic clock can be determined with minimum three atomic clocks must be
compared using a Multi-Channel/clock Measurement System or switching
time interval counter. This paper presents about time and frequency standard
system at the Vietnam Institute of Metrology, the determination of frequency
stability of the existing cesium atomic clocks by direct method based on
obtained data from the TSC 12030-110. The results show that using direct
method to determine the frequency stability of the cesium atomic clocks is
correct and consistent with reality.
Keywords: BIPM CCTF-K001.UTC; Cesium atomic clock; Allan deviation.
Nhận bài ngày 03 tháng 7 năm 2018
Hoàn thiện ngày 02 tháng 10 năm 2018
Chấp nhận đăng ngày 05 tháng 11 năm 2018
Địa chỉ: Phòng Đo lường Thời gian & Tần số, Viện Đo lường Việt Nam.
*Email: phuongtv@vmi.gov.vn.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- 26_phuong_1263_2150588.pdf