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Physics Magazine 2024年度亮点
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作者 朱星(编译) 《物理》 北大核心 2025年第1期47-48,共2页
超高精度的钍原子核钟2024年,研究人员扫除了构建原子核钟(nuclear clock,简称核钟)的一个重大障碍。用钍-229同位素构建的核钟的跃迁能级极其窄,因而不易受到外场波动的影响,其精确度要比当今最好的原子钟提高十倍。研究人员测量了这... 超高精度的钍原子核钟2024年,研究人员扫除了构建原子核钟(nuclear clock,简称核钟)的一个重大障碍。用钍-229同位素构建的核钟的跃迁能级极其窄,因而不易受到外场波动的影响,其精确度要比当今最好的原子钟提高十倍。研究人员测量了这个唯一被认为适于用激光和精密谱仪操控的原子核的跃迁能级和波长,即钍-229同位素的激发态。测量涉及用激光将原子核从核基态激发,这是一个核钟能够受控运行的关键步骤。 展开更多
关键词 原子核 原子钟 跃迁能级 同位素 激发态 超高精度
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基于离散正弦波调频的CPT原子钟微波调制方法
2
作者 黄鹏翔 廉吉庆 +3 位作者 祝诚勇 李理敏 潘多 陈景标 《量子电子学报》 北大核心 2025年第4期574-583,共10页
传统二进制频移键控(2FSK)调制的微波信号存在频谱边带展宽的问题,这会间接影响各个光频成分对碱金属原子跃迁的作用,进而限制相干布居囚禁(CPT)原子钟的守时性能。本文通过分析不同调制方式的微波信号对原子吸收线型和鉴频信号的影响,... 传统二进制频移键控(2FSK)调制的微波信号存在频谱边带展宽的问题,这会间接影响各个光频成分对碱金属原子跃迁的作用,进而限制相干布居囚禁(CPT)原子钟的守时性能。本文通过分析不同调制方式的微波信号对原子吸收线型和鉴频信号的影响,提出了一种基于离散正弦波调频(DSWFM)的微波调制方法,利用直接数字调制技术实现载波多频率连续切换,大大降低了频谱的边带宽度。实测结果表明,相比传统2FSK调制,基于DSWFM调制下的CPT原子钟在1 s、10 s和100 s平均时间下的频率稳定度分别提升了约17%、36%和48%。 展开更多
关键词 光电子学 频率稳定度 离散正弦波调频 相干布居囚禁原子钟 二进制频移键控
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基于Simulink的离子微波钟闭环控制仿真分析
3
作者 辛弄潮 杨国梁 +1 位作者 韦彦一 张懿 《宇航计测技术》 2025年第1期68-72,共5页
基于离子微波钟的系统组成和工作原理,提出并利用Simulink平台构建了离子微波钟频率闭环控制系统的数学模型。该模型详细模拟了典型闭环控制过程中的动态响应,重点分析了比例-积分-微分(Proportional,Integral,and Derivative,PID)控制... 基于离子微波钟的系统组成和工作原理,提出并利用Simulink平台构建了离子微波钟频率闭环控制系统的数学模型。该模型详细模拟了典型闭环控制过程中的动态响应,重点分析了比例-积分-微分(Proportional,Integral,and Derivative,PID)控制器的关键参数、闭环控制环路的响应时间以及离子数目衰减特性对系统稳定性和精度的影响。通过对上述参数的综合优化,明确了它们在提升系统性能中的作用机制,并探讨了不同参数配置对频率稳定性的影响规律。研究结果为离子微波钟的设计与优化提供了直观的仿真验证手段和理论依据,对提高微波钟的长期稳定性和精度具有重要的应用价值。该研究方法和结论可推广至其他基于频率控制的高精度时频设备,为相关领域的工程实践提供参考。 展开更多
关键词 原子钟 闭环控制 模型仿真
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pH过程的FNNC-PI控制研究 被引量:11
4
作者 薛薇 齐国元 +1 位作者 李力 陈增强 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第6期721-724,733,共5页
在化工、生物及废水处理工程中 ,大量存在着的 p H过程需要得到精确的控制。由于 p H过程是一个具有严重非线性及滞后性的被控对象 ,传统的 PID控制或非线性 PID控制难以达到理想的控制效果。这里给出了一种模糊神经网络控制器与传统 P... 在化工、生物及废水处理工程中 ,大量存在着的 p H过程需要得到精确的控制。由于 p H过程是一个具有严重非线性及滞后性的被控对象 ,传统的 PID控制或非线性 PID控制难以达到理想的控制效果。这里给出了一种模糊神经网络控制器与传统 PI相结合的控制方法 ,即 p H过程的 FNNC- PI控制方案 ,该方案能很好地处理 p H过程的严重非线性和滞后性 ,而且具有较强的鲁棒性和抗干扰能力。 展开更多
关键词 PI控制 过程 非线性PID 鲁棒性 PID控制 被控对象 模糊神经网络控制器 生物 滞后性 传统
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基于改进型BP神经网络的氢原子钟钟差预测 被引量:18
5
作者 朱江淼 宋文峰 +1 位作者 高源 孙盼盼 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期454-460,共7页
原子钟的钟差预测是原子钟时标计算和原子钟驾驭的关键环节,良好的钟差预测可明显提高原子钟时标和原子钟驾驭的精度。为进一步提高氢原子钟的钟差预测精度,本文提出了一种改进型的BP神经网络算法,并用中国计量科学研究院守时实验室氢... 原子钟的钟差预测是原子钟时标计算和原子钟驾驭的关键环节,良好的钟差预测可明显提高原子钟时标和原子钟驾驭的精度。为进一步提高氢原子钟的钟差预测精度,本文提出了一种改进型的BP神经网络算法,并用中国计量科学研究院守时实验室氢原子钟组的实际数据进行了验证。验证结果表明,本文提出的改进型BP神经网络钟差预测算法与目前采用的线性回归钟差预测算法、SVM钟差预测算法相比,显著地提高了氢原子钟钟差预测精度。该钟差预测算法的提出对提高原子钟时标和驾驭精度有很好的推动作用。 展开更多
关键词 氢原子钟 钟差 改进BP神经网络 预测算法
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一种改进的高精度频率源钟差仿真方法 被引量:7
6
作者 徐超 李博 +2 位作者 刘军良 吴华兵 胡永辉 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期998-1004,共7页
提出了一种适用于高精度频率源仿真的钟差仿真方法。从频率源的噪声特性及噪声幂率谱模型入手,利用[-1,1]范围内服从均匀分布的随机变量模拟各类噪声的特性,并给出了各类噪声模拟产生的数学表达式。在此基础上,提出了基于牛顿迭代法求... 提出了一种适用于高精度频率源仿真的钟差仿真方法。从频率源的噪声特性及噪声幂率谱模型入手,利用[-1,1]范围内服从均匀分布的随机变量模拟各类噪声的特性,并给出了各类噪声模拟产生的数学表达式。在此基础上,提出了基于牛顿迭代法求解噪声参数的新方法,避免了噪声参数拟合过程中进行线性近似带来的误差,并进行了试验验证。试验结果表明,所提出的钟差模拟方法适用于不同类型的原子钟以及高稳晶振的钟差模拟仿真,模拟产生的钟差数据的阿伦偏差与实测值非常接近,能很好地反映各种噪声对钟差数据的影响,可以满足高精度频率源模拟仿真的需求。 展开更多
关键词 原子钟 高稳晶振 钟差 幂率谱噪声 牛顿迭代
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时间尺度的多分辨率综合 被引量:7
7
作者 柯熙政 吴振森 +1 位作者 杨廷高 宋琨 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第7期135-137,共3页
本文根据小波分析的基本原理,对原子钟信号进行多分辨率分解,将分解后的小波变换系数进行加权平均,得到不同小波尺度综合原子时的加权平均小波变换系数,然后由小波变换的重构条件,反演综合时间尺度.由于对原子钟信号进行了小波分... 本文根据小波分析的基本原理,对原子钟信号进行多分辨率分解,将分解后的小波变换系数进行加权平均,得到不同小波尺度综合原子时的加权平均小波变换系数,然后由小波变换的重构条件,反演综合时间尺度.由于对原子钟信号进行了小波分解,利用不同尺度的小波变换系数的小波方差进行加权平均,这样既考虑不同原子钟在稳定性方面的差异,又顾及同一台原子钟在不同小波尺度的变化特性.最后根据陕西天文台国家授时中心的实测数据对这种方法进行了检验.表明这是一种全新的多分辨率综合方法,这种方法比较简单而切实可行,它能提取各个原子钟的共同特性,多分辨率综合时间尺度的平稳性明显优于其他方法. 展开更多
关键词 时间尺度 综合原子时 小波分析 原子钟
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相位相关配准法及其在射线图像数字减影中的应用 被引量:11
8
作者 桂志国 韩焱 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期520-522,共3页
介绍了一种基于相位相关法射线图像配准的方法。该方法利用傅立叶变换的平移特性对发生平移和旋转的两幅图像进行精确的配准。提出了将该方法用在数字减影中图像的配准 ,首先用相位相关配准法对发生平移和旋转的两幅图像进行配准 ,然后 ... 介绍了一种基于相位相关法射线图像配准的方法。该方法利用傅立叶变换的平移特性对发生平移和旋转的两幅图像进行精确的配准。提出了将该方法用在数字减影中图像的配准 ,首先用相位相关配准法对发生平移和旋转的两幅图像进行配准 ,然后 ,对配准好的图像进行数字减影 ,正确地检测出了构件的内部状态。实验证明 ,该方法完全不受人工干预 ,具有较高的精度和较强的抗噪能力 ,匹配速度也有很大提高。同时 ,旋转校正算法简单 ,易于实现 。 展开更多
关键词 图像配准 配准 相位相关 实时性 构件 抗噪能力 匹配速度 数字减影 性要求 射线
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氢原子钟的设计改进与性能 被引量:3
9
作者 张为群 林传富 +3 位作者 张一平 王关忠 于双林 翟造成 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第6期648-651,共4页
氢原子钟是至今为止除极短时间测量间隔之外最稳定的频率标准 ,由于环境温度的变化及谐振腔老化而引起谐振腔频率的变化 ,导致氢原子钟长期性能降低。为了减小这些影响需借助一种自动调谐器来确保谐振腔的频率始终工作在所需的频率上 ,... 氢原子钟是至今为止除极短时间测量间隔之外最稳定的频率标准 ,由于环境温度的变化及谐振腔老化而引起谐振腔频率的变化 ,导致氢原子钟长期性能降低。为了减小这些影响需借助一种自动调谐器来确保谐振腔的频率始终工作在所需的频率上 ,改善氢原子钟的长期性能 ,日稳定度可达到 1.0× 10 - 1 4 。这篇文章描述了上海天文台研制的氢原子钟的技术改造与性能。 展开更多
关键词 氢原子钟 腔自动调谐 频率稳定度 设计改进 性能
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南山VLBI站氢原子钟的研制与性能测试 被引量:3
10
作者 张为群 林传富 +3 位作者 彭纪兴 张一平 于双林 王关忠 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2001年第1期70-71,共2页
氢脉泽是至今为止除极短时间测量间隔之外最稳定的频率标准,它是甚长基线干涉测量仪(VLBI)中的一个关键设备.这篇文章将描述上海天文台为中国VLBI网南山站研制的氢脉泽的性能.
关键词 氢脉泽 甚长基线干涉测量仪 氢原子钟 时间同步
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焊接电参数的一种新型测试方法 被引量:10
11
作者 杨林 王宝 +1 位作者 D.Rehfeldt 宋永伦 《华北工学院学报》 EI 2005年第1期75-77,共3页
 为保证焊接过程的稳定性和焊接质量的可靠性,在焊接过程中对焊接电参数的监测十分必要.采用德国汉诺威大学"材料连接焊接工艺研究中心"开发的汉诺威焊接质量分析系统,对焊接过程电参数进行精确的统计分析,自动生成电弧电压...  为保证焊接过程的稳定性和焊接质量的可靠性,在焊接过程中对焊接电参数的监测十分必要.采用德国汉诺威大学"材料连接焊接工艺研究中心"开发的汉诺威焊接质量分析系统,对焊接过程电参数进行精确的统计分析,自动生成电弧电压、焊接电流概率密度分布曲线、电弧电压和焊接电流的波形图以及熔滴短路时间t1、电弧的燃弧时间t2、短路周期tC频数分布图,并且精确地得出相关数据.试验结果表明,汉诺威焊接质量分析系统能够对焊接工艺参数进行评估和优化,为科学评价焊接材料工艺性,提供了新的手段. 展开更多
关键词 对焊 焊接过程 焊接电流 焊接质量 电弧电压 熔滴 电参数 短路 燃弧时间 分析系统
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小波包分解算法及Kalman滤波进行原子钟信号消噪的比较 被引量:5
12
作者 袁海波 李滚 王正明 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2005年第6期21-24,共4页
高精度时间在国防、科研等领域正在发挥着日益重要的作用,而要提高计算原子时的准确度,消除原子钟信号的噪声是关键的步骤之一。为此,本文利用小波包分解算法对原子钟信号进行了必要的消噪处理,这样我们得到了平稳的原子钟信号,利用这... 高精度时间在国防、科研等领域正在发挥着日益重要的作用,而要提高计算原子时的准确度,消除原子钟信号的噪声是关键的步骤之一。为此,本文利用小波包分解算法对原子钟信号进行了必要的消噪处理,这样我们得到了平稳的原子钟信号,利用这些数据重新计算国家授时中心原子时TA(NTSC),计算结果表明经过消噪处理提高了TA(NTSC)稳定度和准确度;在文中还采用了目前用的比较多的Kalman滤波算法与之进行了比较,结果显示根据滤波强度的不同,此两种算法都可以达到所需要求。 展开更多
关键词 小波包分解 原子钟 消噪 滤波
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磁选态铯原子钟检测与维修优化方法
13
作者 孙文龙 林勇昕 《中国计量》 2025年第1期100-103,108,共5页
文章针对铯原子钟故障诊断、维修较为复杂的特点,提出了一种磁选态铯原子钟检测与维修优化方法。该方法基于故障树分析(FTA)原理,通过参数监测、机理分析定位到故障部件,针对不同类型的故障,采取部件替换或元器件更换措施。其中,铯束管... 文章针对铯原子钟故障诊断、维修较为复杂的特点,提出了一种磁选态铯原子钟检测与维修优化方法。该方法基于故障树分析(FTA)原理,通过参数监测、机理分析定位到故障部件,针对不同类型的故障,采取部件替换或元器件更换措施。其中,铯束管作为铯原子钟最为复杂的核心部件,其在替换前的参数匹配尤为重要。文章通过对某型铯原子钟进行维修与性能测试,验证了该方法的合理性。 展开更多
关键词 时间频率 铯原子钟 检测维修 计量检定
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铷钟光谱灯老化的实验研究和寿命评估 被引量:4
14
作者 冯浩 崔敬忠 +1 位作者 翟浩 杨世宇 《时间频率学报》 CSCD 2015年第1期1-7,共7页
铷光谱灯(铷灯)是汽泡式铷原子钟的关键部件。铷灯内金属铷的损耗是决定铷原子钟使用寿命的主要因素。为了预测铷灯使用寿命期内的铷消耗量,采用差示扫描量热技术对6个铷光谱灯开展了8a的铷消耗量测量。依据铷消耗模型的经验公式对铷消... 铷光谱灯(铷灯)是汽泡式铷原子钟的关键部件。铷灯内金属铷的损耗是决定铷原子钟使用寿命的主要因素。为了预测铷灯使用寿命期内的铷消耗量,采用差示扫描量热技术对6个铷光谱灯开展了8a的铷消耗量测量。依据铷消耗模型的经验公式对铷消耗量数据用最小二乘法线性拟合,得到了一种肖特耐碱金属玻璃铷光谱灯铷消耗模型的各项参数。数据分析结果表明:铷与灯泡内所含杂质的反应消耗量在20~60μg之间,铷的消耗率稳定在0.18~0.28μg/h之间。以正常工作时铷消耗量最多的铷灯的拟合参数计算,10a使用寿命期的铷消耗量约为127μg。与相应时间内实际的铷量消耗的比较表明,使用该模型预测的结果是相对保守和可靠的。 展开更多
关键词 铷原子钟 铷光谱灯 铷消耗量 铷灯寿命
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氢脉泽自动调谐器 被引量:8
15
作者 林传富 何建卫 +1 位作者 罗薇华 沈季良 《陕西天文台台刊》 CSCD 1992年第1期27-31,共5页
1 引言除了最短的测量时间外,氢脉泽是一种最稳定的频率源,但对10~4s或更长的测量时间来说,由于高Q谐振腔频率的变化,氧脉泽的频率稳定度有所下降。为了减小这种影响,需借助一种自动调谐器来确保谐振腔的频率始终工作在所需的频率上,改... 1 引言除了最短的测量时间外,氢脉泽是一种最稳定的频率源,但对10~4s或更长的测量时间来说,由于高Q谐振腔频率的变化,氧脉泽的频率稳定度有所下降。为了减小这种影响,需借助一种自动调谐器来确保谐振腔的频率始终工作在所需的频率上,改善氢脉泽的长期频率稳定度。我们研制了一种氢脉泽自动调谐器来修正氢脉泽谐振腔频率的变化。 展开更多
关键词 原子频率标准 氢脉泽 自动调谐器
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可搬运锶光晶格钟系统不确定度的评估 被引量:2
16
作者 孔德欢 郭峰 +3 位作者 李婷 卢晓同 王叶兵 常宏 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期39-47,共9页
可搬运光学原子钟在科学研究和工程应用中具有重要意义.本文测量了可搬运87Sr光晶格钟系统的主要频移,包括黑体辐射频移、碰撞频移、晶格光交流斯塔克频移、二阶塞曼频移等.首先实验上测量了磁光阱腔体表面的温度分布,分析了不同热源对... 可搬运光学原子钟在科学研究和工程应用中具有重要意义.本文测量了可搬运87Sr光晶格钟系统的主要频移,包括黑体辐射频移、碰撞频移、晶格光交流斯塔克频移、二阶塞曼频移等.首先实验上测量了磁光阱腔体表面的温度分布,分析了不同热源对原子团的影响,得到黑体辐射总的相对频移修正量为50.4×10^-16.相对不确定度为5.1×10^-17.然后利用分时自比对方法,评估了碰撞频移、晶格光交流斯塔克频移和二阶塞曼频移.结果表明,由黑体辐射引起的频移量最大,晶格光交流斯塔克频移的不确定度最大,系统总的相对频移修正量为58.8×10^-16,总不确定度为2.3×10^-16.该工作为可搬运87Sr光晶格钟之后的性能提升和应用提供了条件. 展开更多
关键词 可搬运87Sr光晶格钟 系统频移 不确定度 分时自比对方法
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流动VLBI站氢原子钟的研制与性能测试 被引量:1
17
作者 张为群 林传富 +4 位作者 于双林 张一平 王关忠 张健 杨佩红 《天文学报》 CSCD 北大核心 2001年第1期94-100,共7页
氢脉泽是射电天文所必需的频率标准 .文中对为流动VLBI站研制的新一代氢脉泽的物理结构特点进行了讨论 ,包括对腔泡结构、磁屏蔽、原子束光学系统等 .同时性能测试表明在 80秒到 1天之间频率稳定度优于 1× 1 0 - 1 4 .
关键词 氢脉泽 频率稳定度 基长基线干涉测量仪 腔泡结构 氢原子钟 磁屏蔽
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介质加载谐振腔的小型化氢脉泽的研究 被引量:4
18
作者 何克亮 张为群 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期1164-1171,共8页
原子储存泡技术是氢微波激射器(氢脉泽)的关键技术。传统的石英薄壁储存泡位于TE011模的空心圆柱谐振腔的中心。为了缩小氢脉泽谐振腔和原子储存泡的体积采用了蓝宝石加载谐振腔取代传统的腔泡结构,并将蓝宝石晶体的内壁作为原子储存泡... 原子储存泡技术是氢微波激射器(氢脉泽)的关键技术。传统的石英薄壁储存泡位于TE011模的空心圆柱谐振腔的中心。为了缩小氢脉泽谐振腔和原子储存泡的体积采用了蓝宝石加载谐振腔取代传统的腔泡结构,并将蓝宝石晶体的内壁作为原子储存泡,分析了脉泽工作状态的变化。为了消除蓝宝石加载腔的腔频率随温度的敏感变化(-60 k Hz/K)对脉泽自激振荡频率相对大的牵引效应,在蓝宝石加载谐振腔中再加载具有负介电常数温度系数的钛酸锶晶体,将腔频率温度系数近似地补偿到零。实现了采用介质加载谐振腔的氢脉泽的自激振荡,并通过锁相环实现氢脉泽对晶体振荡器的控制而形成稳定的频率源,短期稳定度指标在量级上达到了主动型氢原子钟(氢钟)的指标(1 000 s稳定度达1.5×10-14)。 展开更多
关键词 氢微波激射器 介质加载谐振腔 原子储存泡
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频率稳定度实时评估系统的设计与实现 被引量:3
19
作者 刘彪 李变 +2 位作者 杨剑青 朱张林 王惜康 《时间频率学报》 CSCD 2014年第3期137-144,共8页
为了实时计算原子钟的频率稳定度,设计了一种频率稳定度实时评估系统。利用现有理论基础(稳定度测量原理及其算法等)以及软件技术开发了一种实时计算并以图形显示原子钟稳定度的测量分析软件。该软件使用VC++的多媒体定时器实现数据的... 为了实时计算原子钟的频率稳定度,设计了一种频率稳定度实时评估系统。利用现有理论基础(稳定度测量原理及其算法等)以及软件技术开发了一种实时计算并以图形显示原子钟稳定度的测量分析软件。该软件使用VC++的多媒体定时器实现数据的实时不间断采集及计算,同时采用双缓存绘图技术显示计算结果。测试结果表明该软件工作稳定,计算结果可靠、可信。 展开更多
关键词 频率稳定度 双缓存绘图 ALLAN方差 双对数坐标系
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星载铷原子频率标准的可靠性研究 被引量:2
20
作者 邓爱民 陈循 +1 位作者 张春华 董理 《时间频率学报》 CSCD 2004年第2期138-145,共8页
星载原子频率标准在许多空间系统中担当着重要的角色,其性能和可靠性对这些系统的功能有重要的影响。介绍了广泛使用的星载铷原子频率标准的基本工作原理,分析了影响其可靠性的各种因素,并探讨了提高其可靠性的基本途径。
关键词 星载铷原子频率标准 可靠性 环境因素 环境试验 可靠性试验
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