فرکانس
و زمان مرجع در کالیبراسیون
(قسمت سوم)
سیستم فرکانس استاندارد مرجع مجموعه های هیدروژن
اولین بار این سیستم در سال 1960در دانشگاه هاروارد راه اندازی
شد.عمده تفاوت این سیستم با بقیه سیستم ها در آن است که در این سیستم دسترسی
مستقیم به ایجاد تغییرات توسط افراد وجود ندارد.علت این امر آن است که امکانات
کافی جهت آشکارسازی اتم های هیدروژن در دسترس همگان نیست.اصول عملکرد این سیستم این سیستم در بلوک دیاگرام آمده
است.این سیستم توانایی رسیدن به دقتی برابر با (15-)^10*2را دارا می باشد ولی در
ابتدای امر دقت آن برابر (12-)^10*1می باشد.
یکی دیگر از قابلیت های این سیستم آن است که به مانند تیوپهای سزیوم
دارای عمر3تا 7 ساله نمی باشد.پایداری آن به اندازه بهترین سیستم های سزیوم می
باشد این سیستم در موارد زیر کارایی دارد:
1-برای تلسکوپ هایی که جهت مسافت های بسیار دور دست استفاده می
شوند(جهت زمانبندی ذخیره سازی اطلاعات)
2-جهت استانداردهای آزمایشگاهی تحقیقاتی
3-ساعت استاندارد شبکه های تلفن
4-فرکانس و زمان استاندارد ایستگاههای زمینی ماهواره ها
5-جهت سیستم های اندازه گیری و اسیلاتور GPS
6-ساعت های مربوط به
ماموریت های فضایی
7-تحقیقات علمی مثلا جهت آزمایش تئوری نسبت انیشتن
عمده مشکل این سیستم ها قیمت گران آنها است که در تهیه آنها محدودیت
ایجاد می کند.
+ نوشته شده در دوشنبه شانزدهم اردیبهشت 1387ساعت 9:22 بعد از ظهر توسط MeHrDaD
|
فرکانس و زمان مرجع در کالیبراسیون
(قسمت دوم)
استاندارد فرکانس روبیدیم
استاندارد فرکانسی روبیدیوم امکان ایجاد یک پایداری فرکانسی خوبی را در مدت زمان کم و یا در بلند مدت ایجاد می کند.این پایداری بالای فرکانسی برای جاهایی که از ارتباطات بسیار دقیق و فضایی استفاده می کنند و یا در برنامه ریزی ماهواره ها و رادار های داپلر کارایی فراوانی دارند.در اصل استاندارد روبیدیوم نیز به مانند استاندارد روبیدیوم است و هر دو از حالت اتمی بهره می جویند.در سیستم استانداردهای فرکانسی روبیدیوم یک قطعه رزوناتور اتمی وجود دارد که مانع تغییرات اسیلاتور کوارتز از طریق حلقه فرکانسی می شود.از طرف دیگر مبدا گاز روبیدیوم وابسته به مقدار مخلوط گاز و فشار گاز داخل محفظه می باشد.به این ترتیب فشارگاز روبیدیوم بایستی کالیبره شودتا کمترین مقدار تغییرات به وجود آید.مقدار تغییرات 100بار کمتر از بهترین اسیلاتور های کوارتز استاندارد است.دقت این سیستم
(11-)^10*1بوده و بعد از کالیبره توسط فرکانس گیرنده دقت ان به(13-)^10*1 میرسد.
اسیلاتورهای کریستال کوارتز
اسیلاتورهای کوارتز بطور یقین در هر نوع کنترل کننده های فرکانسی بکاربرده می شود که این امر می تواند در استاندارد های اتمی نیز کاربرد داشته باشد.پایداری بالا در طی یک مدت زمان کوتاه و خلوص بالای خروجی اسیلاتور های کوارتز باعث شده تا دربرخی از سیستم های اتمی نیز از این اسیلاتورها استفاده شده و با توجه خروجی انها استاندارد اتمی را پایه ریزی کرد.استفاده از محفظه های حرارتی و ثابت نگه داشتن حوزه حرارتی باعث بالا رفتن پایداری در این نوع اسیلاتور ها میشود.به علت نیازهای اندک برخی از دستگاه های با عمرطولانی اسیلاتورهای کوارتز به عنوان منابع فرکانسی بکار برده می شوند.
استاندارد فرکانسی GPS
سیستم هایی که بر پایه استاندارد فرکانسی GPSکار می کنند با دقت به برابر دقت فرکانسی اتم سزیوم می باشد.علاوه براینکه به علت کم هزینه بودن گیرنده ها کارکردن بر اساس استانداردGPSدقت دبالا قیمت پایین را به ارمغان می اورد.این سیستم نیاز به کالیبره دوره ای نداشته وصرفه جویی در وقت و هزینه را درپی دارد.عمده مشکل تاثیر گذاری سیاسی در ارسال این سیگنال ها از طریق ماهواره در شرایط خاص است.اساس کار این سیستم به مانند یک حلقه قفل فرکانسی PLLمی باشد که دران از یک اسیلاتور با قابلیت بسیار بالا استفاده شده است.در حلقه کنترلی یک اسیلاتور قراردارد که این اسیلاتور جزاسیلاتور های بسیار دقیق است که به سرعت به پایداری بالای فرکانسی می رسد.باتوجه به شکل زیر که اساس کار گیرنده هاو تولید کننده های فرکانسی مرجع GPSاست می توان نتیجه گرفت که این سیستم سریعا به پایداری بالا و حداکثر دقت فرکانسی می رسد.درسیستم استانداردفرکانسی GPSحداقل دقت(10-)^10*1و بالاترین دقت(14-)^10*1 می باشد.
پایان قسمت دوم-(سیدمهرداد قادریان)
+ نوشته شده در پنجشنبه دوازدهم اردیبهشت 1387ساعت 9:40 بعد از ظهر توسط MeHrDaD
|
فرکانس و زمان مرجع در کالیبراسیون
یکی از
استاندارد های اساسی مورد نیاز در کالیبراسیون فرکانس مرجع است.تقریبا
تمامی سیستم های پیچیده الکترونیکی نیاز به تایم بیس یا زمان پایه
دارد.این فرکانس بایستی پایدار و بسیار دقیق باشد تا ارتباطات و آزمایشات
خودکار و اندازه گیری ها و سیستم های دقیق را اندازه گیری کنند.
تمامی زمان نیاز
به استانداردهای فرکانسی بسیار دقیق دارد.از فرکانس های مرجع در
لابراتورهای تحقیقاتی فیزیکی -سایت های موشکی-ماهواره ها و سیستم های
ناوبری-ایستگاه های رادیو و تلوزیون استفاده می شود.در یک سیستم استاندارد
کالیبراسیونی-دستگاه های کالیبراتور بایستی دقتی چهاربرابر زمانی بیشتراز
دستگاه تحت آرمایش داشته باشند.از زمانی که ساخت و تولید دستگاه های
اندتزه گیری به علت حساسیت بالا پیروی از استانداردهای جهانی را در پیش
گرفتند تا حالا سعی در افزایش دقت فرکانس استاندارد مرجع شده است.
تمامی دستگاه
های اندازه گیری دارای یک ورودی فرکانس مرجع می باشند که در حین کالیبره
بایستی ازین ورودی استفاده کرده و اسیلاتور داخلی دستگاه را کنار بگذارید
تادستگاه با توجه به یک استاندارد پایه کالیبره گردد.در حال حاضر فرکانس
استاندارد مرجع ده مگاهرتز می باشد که این استاندارد توسط مرکز اوزان و
استاندارد های بین المللی پذیرفته شده است و تمامی مراگز ساخت و تولید
تجهیزات اندازه گیری نیز از این استاندارد پیروی می کنند.به علت وجود
سیستم های قدیمی که از مقادیر 100کیلو هرتز-1 مگاهرتز-2و5 مگا هرتز تحت
عنوان ورودی فرکانس مرجع استفاده می شود.
انواع استاندارد های فرکانسی:
1-اسیلاتور های قابل کنترل با استفاده از اشعه اتمی اتم سزیوم.
2-اسیلاتور های قابل کنترل از سلول گاز روبیدیم.
3-اسیلاتور های دقیق کریستال کوارتز
4-سیستم های ماهواره ای GPS
5-سیستم فرکانسی استاندارد مرجع مجموعه های هیدروژنی
از
بین استاندارد های اعلام شده اسیلاتور های قابل کنترل با استفاده از اشعه
اتمی اتم سزیوم و مجموعه های هیدروژنی به عنوان استاندارد اولیه می باشد و
بقیه موارد تحت شرایط خاصی می تواندبه عنوان استاندارد اولیه محسوب شوند
و در غیر این صورت جز استانداردهای ثانویه هستند.
اختلاف بین استاندارد اولیه و ثانویه آن است که در استاندارد اولیه نیاز
به هیچ مرجع دیگری برای کالیبراسیون نیست ولی در استاندارد های ثانویه
بایستی با استفاده از یک مرجع دیگر دستگاهی را کالیبره کرده تا بدقت بالا
برسند.بنابراین استانداردهای ثانویه نیاز به کالیبراسیون دارند چه در
کارخانه یا در حین ساخت و یا در زمان کار که نیاز به دقت بالاست.
استاندارد فرکانس مرجع اشعه سزیوم
این
سیستم در دو نوع کلی ساخته و تولید می شود.نمونه های اولیه این سیستم
معروف به سزیوم های استاندارد بودند ولی در طی سالهای اخیر سزیوم هایی با
قابلیت بالا به بازار آمده است که دقت فرکانسی آن بهتر از(14-)^10*1میباشد.استاندارد های اشعه سزیوم فقط در جاهاییکه نیاز به استاندارد فرکانس اولیه با دقت بسیار بالا باشد مورد استفاده قرار می گیرد.
در حقیقت مرکزی
به مانند مرکز استاندارد فرکانس NBS از اتم برای رسیدن به استاندارد
های اولیه استفاده می کنند.در این روش با رزونانس در آوردن اتم سزیوم می
توان به یکی از ماهیت های غیر قابل تغییر فرکانسی دست یافت.فرکانس رزونانس
یا تشدید بسیاردقیق است و فقط در یک فرکانس خاص می توان این اتم را به
وضعیت تشدید در آورد که که این یکی از اصول مکانیک کوانتوم می
باشد.استاندارد سزیوم یکی از استاندارد اولیه واقعی است و نیاز به هیچ
سیستم دیگری جهت کالیبره خود ندارد.
پایان قسمت اول-(سید مهرداد قادریان)
+ نوشته شده در چهارشنبه یازدهم اردیبهشت 1387ساعت 9:49 بعد از ظهر توسط MeHrDaD
|
