專利名稱：一種測量腔泡系統(tǒng)控溫因子的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及原子鐘領(lǐng)域，特別涉及一種測量腔泡系統(tǒng)控溫因子的裝置及方法。
背景技術(shù)：
原子鐘的腔泡系統(tǒng)是原子鐘的重要組成部分，主要用于在微波探詢信號的作用下，完成原子的共振躍遷。由于參與共振躍遷的原子封裝在腔泡系統(tǒng)中，為了原子鐘快速鎖定穩(wěn)定工作，要求腔泡系統(tǒng)能夠盡快進入穩(wěn)定工作狀態(tài)。一般地，由于原子汽化后能夠更好地與微波探詢信號相互作用，且原子鐘工作環(huán)境的溫度變化將影響原子共振頻率；因此，整個腔泡系統(tǒng)都應(yīng)該恒溫。在實際應(yīng)用中，為了使腔泡系統(tǒng)工作環(huán)境的溫度穩(wěn)定，將為腔泡系統(tǒng)設(shè)置溫控裝置。該溫控裝置用于實時測量腔泡系統(tǒng)的實際溫度，當(dāng)腔泡系統(tǒng)的實際溫度高于預(yù)定溫度時，對腔泡系統(tǒng)進行降溫；反之，當(dāng)腔泡系統(tǒng)的實際溫度低于預(yù)定溫度時，對腔泡系統(tǒng)進行加熱。在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題為了使原子鐘能夠長期穩(wěn)定工作，原子鐘整機包括內(nèi)部的腔泡系統(tǒng)部件需放置在恒溫環(huán)境中。由于原子鐘整機的工作環(huán)境溫度與腔泡系統(tǒng)的工作溫度不一致，可能導(dǎo)致原子鐘整機的恒溫環(huán)境影響腔泡系統(tǒng)的工作溫度，因此，腔泡系統(tǒng)的溫控裝置需精確調(diào)節(jié)腔泡系統(tǒng)的溫度，以使腔泡系統(tǒng)的工作溫度穩(wěn)定。為了衡量腔泡系統(tǒng)的溫控裝置在恒溫環(huán)境下的控溫性能，以更好地設(shè)計腔泡系統(tǒng)的控溫裝置及原子鐘整機，需測量腔泡系統(tǒng)的控溫因子。

發(fā)明內(nèi)容
為了測量腔泡系統(tǒng)的控溫因子，本發(fā)明實施例提供了一種測量腔泡系統(tǒng)控溫因子的裝置及方法。所述技術(shù)方案如下一種測量腔泡系統(tǒng)控溫因子的裝置，所述裝置包括用于控制原子鐘的工作環(huán)境溫度的恒溫箱、以及用于控制所述腔泡系統(tǒng)的工作溫度的溫控模塊，所述裝置還包括用于當(dāng)所述原子鐘的預(yù)定工作環(huán)境溫度為第一工作環(huán)境溫度且所述腔泡系統(tǒng)的預(yù)定工作溫度為預(yù)設(shè)值時，以及當(dāng)所述原子鐘的預(yù)定工作環(huán)境溫度為第二工作環(huán)境溫度且所述腔泡系統(tǒng)的預(yù)定工作溫度維持所述預(yù)設(shè)值不變時，分別測量所述原子鐘的實際工作環(huán)境溫度，并得到第一實際工作環(huán)境溫度和第二實際工作環(huán)境溫度的第一測溫模塊，所述第一工作環(huán)境溫度與所述第二工作環(huán)境溫度不同；用于當(dāng)所述原子鐘的預(yù)定工作環(huán)境溫度為所述第一工作環(huán)境溫度且所述腔泡系統(tǒng)的預(yù)定工作溫度為所述預(yù)設(shè)值時，以及當(dāng)所述原子鐘的預(yù)定工作環(huán)境溫度為所述第二工作環(huán)境溫度且所述腔泡系統(tǒng)的預(yù)定工作溫度維持所述預(yù)設(shè)值不變時，分別測量所述腔泡系統(tǒng)的實際工作溫度，并得到第一實際工作溫度和第二實際工作溫度的第二測溫模塊；以及用于設(shè)置所述原子鐘的預(yù)定工作環(huán)境溫度和所述腔泡系統(tǒng)的預(yù)定工作溫度，并根據(jù)測得的所述原子鐘的所述第一實際工作環(huán)境溫度和所述第二實際工作環(huán)境溫度、以及所述腔泡系統(tǒng)的所述第一實際工作溫度和所述第二實際工作溫度，計算所述控溫因子的主控模塊；其中，所述恒溫箱為可調(diào)溫度的恒溫箱，所述原子鐘和所述第一測溫模塊設(shè)在所述恒溫箱內(nèi)；所述恒溫箱、所述溫控模塊、所述第一測溫模塊和所述第二測溫模塊分別與所述主控模塊連接。其中，所述恒溫箱調(diào)節(jié)溫度的精度大于O. 1°C。其中，所述第二測溫模塊為熱敏電阻；所述溫控模塊包括兩個對稱電阻、數(shù)字電位計、三極管、保護電阻、加熱絲、第一電源和第二電源；其中，所述兩個對稱電阻的一端相連，其中一個所述對稱電阻的另一端與所述數(shù)字電位計的一端連接，另一個所述對稱電阻的另一端與所述第二測溫模塊的一端連接；所述數(shù)字電位計的另一端與所述第二測溫模塊的另一端連接；所述兩個對稱電阻的連接點接地；所述數(shù)字電位計與所述第二測溫模塊的連接點與所述第一電源連接；所述加熱絲纏繞在所述腔泡系統(tǒng)中微波腔的外壁上；所述三極管的基極連在所述第二測溫模塊和與所述第二測溫模塊相鄰的所述對稱電阻之間；所述三極管的集電極、所述加熱絲的一端和所述保護電阻的一端相互連接；所述數(shù)字電位計和與所述數(shù)字電位計相鄰的所述對稱電阻之間的連接點、以及所述加熱絲的另一端相互連接；所述三極管的發(fā)射極接地；所述保護電阻的另一端與所述第二電源連接。其中，所述加熱絲為擰麻花密繞的雙層漆包線。其中，所述第一測溫模塊為熱敏電阻，所述熱敏電阻設(shè)在所述原子鐘的殼體上。其中，所述控溫因子根據(jù)以下公式計算

權(quán)利要求
1.一種測量腔泡系統(tǒng)控溫因子的裝置，所述裝置包括用于控制原子鐘的工作環(huán)境溫度的恒溫箱、以及用于控制所述腔泡系統(tǒng)的工作溫度的溫控模塊，其特征在于，所述裝置還包括 用于當(dāng)所述原子鐘的預(yù)定工作環(huán)境溫度為第一工作環(huán)境溫度且所述腔泡系統(tǒng)的預(yù)定工作溫度為預(yù)設(shè)值時，以及當(dāng)所述原子鐘的預(yù)定工作環(huán)境溫度為第二工作環(huán)境溫度且所述腔泡系統(tǒng)的預(yù)定工作溫度維持所述預(yù)設(shè)值不變時，分別測量所述原子鐘的實際工作環(huán)境溫度，并得到第一實際工作環(huán)境溫度和第二實際工作環(huán)境溫度的第一測溫模塊，所述第一工作環(huán)境溫度與所述第二工作環(huán)境溫度不同； 用于當(dāng)所述原子鐘的預(yù)定工作環(huán)境溫度為所述第一工作環(huán)境溫度且所述腔泡系統(tǒng)的預(yù)定工作溫度為所述預(yù)設(shè)值時，以及當(dāng)所述原子鐘的預(yù)定工作環(huán)境溫度為所述第二工作環(huán)境溫度且所述腔泡系統(tǒng)的預(yù)定工作溫度維持所述預(yù)設(shè)值不變時，分別測量所述腔泡系統(tǒng)的實際工作溫度，并得到第一實際工作溫度和第二實際工作溫度的第二測溫模塊；以及 用于設(shè)置所述原子鐘的預(yù)定工作環(huán)境溫度和所述腔泡系統(tǒng)的預(yù)定工作溫度，并根據(jù)測得的所述原子鐘的所述第一實際工作環(huán)境溫度和所述第二實際工作環(huán)境溫度、以及所述腔泡系統(tǒng)的所述第一實際工作溫度和所述第二實際工作溫度，計算所述控溫因子的主控模塊； 其中，所述恒溫箱為可調(diào)溫度的恒溫箱，所述原子鐘和所述第一測溫模塊設(shè)在所述恒溫箱內(nèi)；所述恒溫箱、所述溫控模塊、所述第一測溫模塊和所述第二測溫模塊分別與所述主控模塊連接。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述恒溫箱調(diào)節(jié)溫度的精度大于O.1°C。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第二測溫模塊為熱敏電阻；所述溫控模塊包括兩個對稱電阻、數(shù)字電位計、三極管、保護電阻、加熱絲、第一電源和第二電源；其中，所述兩個對稱電阻的一端相連，其中一個所述對稱電阻的另一端與所述數(shù)字電位計的一端連接，另一個所述對稱電阻的另一端與所述第二測溫模塊的一端連接；所述數(shù)字電位計的另一端與所述第二測溫模塊的另一端連接；所述兩個對稱電阻的連接點接地；所述數(shù)字電位計與所述第二測溫模塊的連接點與所述第一電源連接；所述加熱絲纏繞在所述腔泡系統(tǒng)中微波腔的外壁上；所述三極管的基極連在所述第二測溫模塊和與所述第二測溫模塊相鄰的所述對稱電阻之間；所述三極管的集電極、所述加熱絲的一端和所述保護電阻的一端相互連接；所述數(shù)字電位計和與所述數(shù)字電位計相鄰的所述對稱電阻之間的連接點、以及所述加熱絲的另一端相互連接；所述三極管的發(fā)射極接地；所述保護電阻的另一端與所述第二電源連接。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述加熱絲為擰麻花密繞的雙層漆包線。
5.如權(quán)利要求1-4任一項所述的裝置，其特征在于，所述第一測溫模塊為熱敏電阻，所述熱敏電阻設(shè)在所述原子鐘的殼體上。
6.如權(quán)利要求1-4任一項所述的裝置，其特征在于，所述控溫因子根據(jù)以下公式計算
7.如權(quán)利要求1-4任一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括與所述主控模塊連接的用于顯示計算出的所述控溫因子的顯示模塊。
8.一種測量腔泡系統(tǒng)控溫因子的方法，其特征在于，所述方法包括 當(dāng)原子鐘的預(yù)定工作環(huán)境溫度為第一工作環(huán)境溫度且所述腔泡系統(tǒng)的預(yù)定工作溫度為預(yù)設(shè)值時，分別測量所述原子鐘的實際工作環(huán)境溫度和所述腔泡系統(tǒng)的實際工作溫度，得到所述原子鐘的第一實際工作環(huán)境溫度和所述腔泡系統(tǒng)的第一實際工作溫度； 當(dāng)所述原子鐘的預(yù)定工作環(huán)境溫度為第二工作環(huán)境溫度且所述腔泡系統(tǒng)的預(yù)定工作溫度維持所述預(yù)設(shè)值不變時，分別測量所述原子鐘的實際工作環(huán)境溫度和所述腔泡系統(tǒng)的實際工作溫度，得到所述原子鐘的第二實際工作環(huán)境溫度和所述腔泡系統(tǒng)的第二實際工作溫度; 根據(jù)所述原子鐘的所述第一實際工作環(huán)境溫度和所述第二實際工作環(huán)境溫度、以及所述腔泡系統(tǒng)的所述第一實際工作溫度和所述第二實際工作溫度，計算所述控溫因子。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述控溫因子根據(jù)以下公式計算
全文摘要
本發(fā)明公開了一種測量腔泡系統(tǒng)控溫因子的裝置及方法，屬于原子鐘領(lǐng)域。裝置包括恒溫箱；溫控模塊；用于當(dāng)原子鐘的預(yù)定工作環(huán)境溫度為第一工作環(huán)境溫度且腔泡系統(tǒng)的預(yù)定工作溫度為預(yù)設(shè)值時，以及當(dāng)原子鐘的預(yù)定工作環(huán)境溫度為第二工作環(huán)境溫度且腔泡系統(tǒng)的預(yù)定工作溫度維持預(yù)設(shè)值不變時，分別測量原子鐘的第一實際工作環(huán)境溫度和第二實際工作環(huán)境溫度的第一測溫模塊，第一工作環(huán)境溫度與第二工作環(huán)境溫度不同；用于分別測量腔泡系統(tǒng)的第一實際工作溫度和第二實際工作溫度的第二測溫模塊；用于根據(jù)第一實際工作環(huán)境溫度和第二實際工作環(huán)境溫度、以及第一實際工作溫度和第二實際工作溫度，計算控溫因子的主控模塊。本裝置測量腔泡系統(tǒng)控溫因子。
文檔編號G05D23/24GK103034260SQ201210507680
公開日2013年4月10日 申請日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者雷海東, 詹志明 申請人:江漢大學(xué)