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一种谐振微加速度计频率测量及稳定度分析

仪表技术与传感器 2024年第6期 13-18+44页

作者：宋金鑫刘恒吴嘉乐陈逸楠孙婉璐南京信息工程大学电子与信息工程学院澳门城市大学数据科学学院

针对谐振式微加速度计的高精度频率测量和长时间频率稳定度的快速分析需求问题，文中在总结Allan方差和原始#1理论方差的基础上，介绍了一种快速#1理论方差。实验测试表明：在不同采样间隔下快速#1理论方差的精度和响应速度都优于Allan... 详细信息

针对谐振式微加速度计的高精度频率测量和长时间频率稳定度的快速分析需求问题，文中在总结Allan方差和原始#1理论方差的基础上，介绍了一种快速#1理论方差。实验测试表明：在不同采样间隔下快速#1理论方差的精度和响应速度都优于Allan方差和原始#1理论方差，而且采样间隔越小，越能提升谐振频率的稳定度分析。针对研制的谐振式微加速度计选择采样间隔为1 s,快速#1理论方差分析方法能在1 s内完成1 h频率稳定度分析，有利于高精度微机械谐振加速度传感器研制。

关键词：谐振式微加速度计频率稳定度 Allan方差 #1理论方差

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国产原子钟频率稳定度评估分析

导航定位学报 2023年第6期11卷 28-33页

作者：陈汗龙董哲周真帆郑晓雪北京卫星导航中心北京100094

针对单一频率稳定度测量方法中存在周期过长或测量精度不达标的问题,提出使用2种测量方法结合的国产原子钟频率稳定度评估分析方法:一是利用相位噪声测量仪5120A对原子钟的相位噪声和短期稳定度进行测量;二是利用多通道时间间隔计数器... 详细信息

针对单一频率稳定度测量方法中存在周期过长或测量精度不达标的问题,提出使用2种测量方法结合的国产原子钟频率稳定度评估分析方法:一是利用相位噪声测量仪5120A对原子钟的相位噪声和短期稳定度进行测量;二是利用多通道时间间隔计数器经数据提取、预处理和“3σ”粗差剔除后,分别用阿伦方差、重叠阿伦方差和重叠哈达玛方差对多台原子钟长期稳定度进行计算和分析。实验结果表明,该方法既能满足测量精度要求,又可满足测量环境统一性的要求,且可大幅缩减多台钟的测量时长,验证了测量方法的可行性、有效性。

关键词：原子钟阿伦方差频率稳定度相位噪声评估分析

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正弦振动条件下原子钟的频率稳定度分析

北京航空航天大学学报 2006年第4期32卷 407-411页

作者：曹昱吕善伟冯克明党群北京航空航天大学电子信息工程学院北京100083 北京无线电计量测试研究所北京100854

振动对原子钟(原子频标)的影响可分为对原子谐振的影响、对伺服环路的影响和对晶体振荡器(晶振)的影响.在振动频率范围内,晶振的输出相位噪声只与晶振的加速度灵敏度、峰值加速度和振动频率有关,与静态相位噪声没有关系,但在振动频率范... 详细信息

振动对原子钟(原子频标)的影响可分为对原子谐振的影响、对伺服环路的影响和对晶体振荡器(晶振)的影响.在振动频率范围内,晶振的输出相位噪声只与晶振的加速度灵敏度、峰值加速度和振动频率有关,与静态相位噪声没有关系,但在振动频率范围之外,晶振的输出相位噪声就是其静态相位噪声.由原子钟的稳定性传递到输出晶振的频率稳定度公式,就可通过伺服环路把晶振的振动分析融入到原子钟的振动分析之中.利用相位噪声转换为阿仑方差的积分公式,根据留数定理推导出直接计算阿仑方差的解析表达式,得到增加伺服环路带宽可以有效抑制振动对原子钟频率稳定度影响的结论;分析了通过减振和选择加速度灵敏度较小的晶振这2种方法改善原子钟振动性能的问题.

关键词：原子钟频率稳定度带宽相位噪声阿仑方差振动

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原子钟模型和频率稳定度分析方法

武汉大学学报（信息科学版） 2019年第8期44卷 1226-1232页

作者：伍贻威杨斌肖胜红王茂磊北京卫星导航中心

首先给出典型的原子钟时差观测量模型,包括确定性部分(时差、频差、线性频漂和周期性波动项)、随机性部分(即原子钟噪声)和观测噪声;分析了各分量对应的Allan偏差的表达式。针对部分文献对Kalman滤波器估计原子钟状态原理描述不清晰的问... 详细信息

首先给出典型的原子钟时差观测量模型,包括确定性部分(时差、频差、线性频漂和周期性波动项)、随机性部分(即原子钟噪声)和观测噪声;分析了各分量对应的Allan偏差的表达式。针对部分文献对Kalman滤波器估计原子钟状态原理描述不清晰的问题,描述了原子钟随机微分方程模型和各物理量的含义,从最优估计和低通滤波器两个角度阐述其原理。针对观测噪声过大、存在周期性波动等原因造成无法准确估计原子钟噪声强度的情况,提出了综合Kalman滤波器状态估计结果和Allan偏差图,估计原子钟噪声和观测噪声强度的方法;提出了3种不同的估计线性频漂幅度的方法,并通过实测数据相互验证;针对周期性波动在时差中不明显的问题,结合原子钟随机微分方程模型,提出了综合Kalman滤波器状态估计的结果和对数Allan偏差图估计周期性波动周期和幅度的方法。对两台国产氢钟的实测数据进行了验证,证明该方法物理原理清晰,操作简便易行,具有实用性。通过该方法可以外推得到所有平滑时间的Allan偏差估计值。

关键词：原子钟时差模型频率稳定度 Allan偏差 Kalman滤波器

Huber加权的频率稳定度非相关差分抗差估计方法

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国防科技大学学报 2017年第5期39卷 26-31页

作者：龚航朱祥维刘增军李井源孙广富国防科技大学电子科学学院湖南长沙410073

计算原子钟频率稳定度时,钟差观测异常会导致Allan方差出现较大的估计偏差。建立Allan方差的差分估计模型,根据钟差的差分序列统计特性分析了相关差分估计的噪声识别与白化等计算复杂度问题;针对上述难点提出一种基于Huber权函数的非相... 详细信息

计算原子钟频率稳定度时,钟差观测异常会导致Allan方差出现较大的估计偏差。建立Allan方差的差分估计模型,根据钟差的差分序列统计特性分析了相关差分估计的噪声识别与白化等计算复杂度问题;针对上述难点提出一种基于Huber权函数的非相关差分抗差估计方法,建立一种非相关差分序列的构造方法,有效避免了复杂的噪声识别及白化计算;给出Allan方差的非相关差分抗差估计的推导,并对抗差过程引入的误差累积给出了一种抵消方法;给出完整的抗差估计方案,并利用实测数据进行了实验验证。实验结果表明本方法对相位单点跳变、相位阶跃跳变具有显著的抗差能力,抗差估计可使异常引入的相对偏差由近200%降至10%以内。

关键词：频率稳定度 Alla方差抗差估计非相关差分 Huber权函数

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一种全面响应时间的频率稳定度测量

西安电子科技大学学报 2018年第1期45卷 72-75,122页

作者：许龙飞罗丹周渭白丽娜李智奇苗苗西安电子科技大学机电工程学院陕西西安710071

为从本质上反映不同频率源的频率稳定度随响应时间的变化规律,提出了一种可以测量全面响应时间的频率稳定度的方法.该方法在数字环境下,应用数字边沿效应抑制量化误差,并结合数字双混频时差法测量信号间的相位差,通过相位差得到全面的... 详细信息

为从本质上反映不同频率源的频率稳定度随响应时间的变化规律,提出了一种可以测量全面响应时间的频率稳定度的方法.该方法在数字环境下,应用数字边沿效应抑制量化误差,并结合数字双混频时差法测量信号间的相位差,通过相位差得到全面的频率稳定度指标.实验证明,该方法在自校的条件下,100ns的频率稳定度能够达到10^(-5),秒级稳定度能够达到10^(-12),一天的频率稳定度能够达到10^(-16).

关键词：数字化量化误差双混频时差频率稳定度

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一种新型高频率稳定度的SAW振荡器

压电与声光 2006年第5期28卷 499-501页

作者：王文何世堂李顺洲刘明华中国科学院声学所北京100080

作为声表面波(SAW)气体传感器的关键元件,SAW振荡器的频率稳定度直接影响到传感器的灵敏度和检测下限。因此,提高SAW振荡器的频率稳定度是传感器研究的关键。该文在ST石英基片上研制了一种具有低插入损耗(10 dB内)、单一模式控制的SAW... 详细信息

作为声表面波(SAW)气体传感器的关键元件,SAW振荡器的频率稳定度直接影响到传感器的灵敏度和检测下限。因此,提高SAW振荡器的频率稳定度是传感器研究的关键。该文在ST石英基片上研制了一种具有低插入损耗(10 dB内)、单一模式控制的SAW双延迟线及振荡器,其频率稳定度达0.1×10-6量级,同时还分析了作为频控元件的延迟线品质因数及振荡电路温度对振荡器频率稳定度的影响。

关键词：声表面波双延迟线振荡器频率稳定度

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卫星导航系统星载钟时域频率稳定度探讨

现代导航 2022年第4期13卷 251-257页

作者：董哲陈汗龙欧阳文周鑫中国人民解放军32034部队成都610500

介绍了四大卫星导航系统采用的时间系统,分析了频率标准的时域频率稳定度研究内容、研究方法,推导了其实用计算方法和公式,主要对近十年以来研究GNSS星载原子钟频率稳定度的测算数据进行了梳理和归纳总结,对比分析了各个导航系统星载原... 详细信息

介绍了四大卫星导航系统采用的时间系统,分析了频率标准的时域频率稳定度研究内容、研究方法,推导了其实用计算方法和公式,主要对近十年以来研究GNSS星载原子钟频率稳定度的测算数据进行了梳理和归纳总结,对比分析了各个导航系统星载原子钟的频率稳定度,综合数据表明大部分星载钟天稳均可达到10^(-14)量级,其中GPS星载铷钟和Galileo星载PHM钟稳定性最好。

关键词：卫星导航系统原子钟阿伦方差频率稳定度

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频率稳定度时域测量带宽的若干问题

宇航计测技术 1989年第1期8卷 28-31,39页

作者：盛荣武中国科学院武汉物理研究所

讨论了频率稳定度时域测量带宽如何选择的问题。事实上,阿仑方差对白相和闪相噪声是发散的。其测量结果与系统的高截止频率有关。概括地介绍这类问题,并提出了一些测量中值得考虑的看法。

关键词：频率稳定度时域测量带宽