CN114545760A - Cpt原子钟量子物理系统测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种CPT原子钟量子物理系统测试装置及方法。CPT原子钟量子物理系统测试装置包括上位机、电子学系统、适配器、连接子板、C场线圈以及磁屏蔽结构。上位机用于生成测试模块；电子学系统与上位机通讯连接以从上位机下载测试模块；适配器与电子学系统通讯连接；连接子板具有多种型号，各种型号的连接子板可拆卸地连接于适配器，连接子板用于与CPT原子钟量子物理系统连接；C场线圈可选择地绕设于CPT原子钟量子物理系统；磁屏蔽结构可选择地设置于CPT原子钟量子物理系统。本发明至少可以解决现有技术中的CPT原子钟量子物理系统的测试效率低、测试成本高的问题。

Description

CPT原子钟量子物理系统测试装置及方法

技术领域

本发明涉及测试装置技术领域，具体而言，涉及一种CPT原子钟量子物理系统测试装置及方法。

背景技术

CPT原子钟是一种微型原子钟，由于不需要传统原子钟的微波腔，CPT原子钟的体积、功耗的减小程度理论上受到很少限制，可达到真正意义上的“芯片级”体积和功耗标准，这一特点使原子钟的广泛推广应用和芯片级原子钟产品成为可能。

目前存在的CPT原子钟量子物理系统在封装形式和接口信号等方面并不完全一致，测试时，需要针对具体的物体系统设计单独的测试装置，该测试方式的存在测试效率低下＝，测试成本高的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种CPT原子钟量子物理系统测试装置及方法，以至少解决现有技术中的CPT原子钟量子物理系统的测试效率低、测试成本高的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种CPT原子钟量子物理系统测试装置，包括：

上位机，所述上位机用于生成测试模块；

电子学系统，所述电子学系统与所述上位机通讯连接以从所述上位机下载所述测试模块；

适配器，所述适配器与所述电子学系统通讯连接；

连接子板，所述连接子板具有多种型号，各种型号的所述连接子板可拆卸地连接于所述适配器，所述连接子板用于与所述CPT原子钟量子物理系统连接；

C场线圈，所述C场线圈可选择地绕设于所述CPT原子钟量子物理系统；以及

磁屏蔽结构，所述磁屏蔽结构可选择地设置于所述CPT原子钟量子物理系统。

进一步地，所述连接子板通过连接插座可拆卸地连接于所述适配器。

进一步地，所述测试装置还包括信号输入输出模块，所述信号输入输出模块与所述电子学系统通讯连接。

进一步地，所述磁屏蔽结构为磁屏蔽盒体或者磁屏蔽套管。

进一步地，所述连接子板与所述CPT原子钟量子物理系统通过夹具或者焊接方式连接。

另一方面，本发明还提供了一种CPT原子钟量子物理系统测试方法，所述CPT原子钟量子物理系统测试方法采用上述的CPT原子钟量子物理系统测试装置执行，所述CPT原子钟量子物理系统测试方法包括：

根据CPT原子钟量子物理系统的类型，选择对应型号的所述连接子板，并将所述连接子板与所述CPT原子钟量子物理系统连接；

将所述连接子板与所述适配器连接；

利用所述上位机对所述CPT原子钟量子物理系统的参数进行设置调整，以生成所述测试模块；

利用所述电子学系统从所述上位机下载所述测试模块以对所述CPT原子钟量子物理系统进行测试。

进一步地采用连接插座将所述连接子板与所述适配器连接。

进一步地连接所述连接子板与所述CPT原子钟量子物理系统时：

根据所述CPT原子钟量子物理系统的类型，在所述CPT原子钟量子物理系统上设置所述C场线圈和/或所述磁屏蔽结构。

进一步地所述磁屏蔽结构为磁屏蔽盒体或者磁屏蔽套管。

进一步地连接所述连接子板与所述CPT原子钟量子物理系统时：

所述连接子板与所述CPT原子钟量子物理系统之间通过夹具或者焊接方式连接。

应用本发明的技术方案，可以根据不同类型的CPT原子钟量子物理系统，选择对应型号的连接子板，并将CPT原子钟量子物理系统与连接子板封装固定，同时根据CPT原子钟量子物理系统的类型选择是否安装需求C场线圈以及磁屏蔽结构。然后再将封装在一起的CPT原子钟量子物理系统和连接子板连接在适配器上，最后利用电子学系统从上位机上下载对应的测试模块对CPT原子钟量子物理系统进行测试。

可见，本发明中的测试装置可以对不同类型的CPT原子钟量子物理系统进行测试，相对于以往的测试方式而言，本发明中的测试装置的兼容性高，灵活方便，可以提高CPT原子钟量子物理系统的测试效率，并能够降低CPT原子钟量子物理系统的测试成本。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例公开的CPT原子钟量子物理系统测试装置的结构关系图；

图2是某型号的CPT原子钟量子物理系统的CPT量子现象波形；

图3是本发明实施例公开的CPT原子钟量子物理系统测试方法的流程图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、上位机；20、电子学系统；30、适配器；40、连接子板；50、C场线圈；60、磁屏蔽结构；70、电源；80、信号输入输出模块；90、CPT原子钟量子物理系统。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

实施例一

参见图1和图2所示，根据本发明的实施例，提供了一种CPT原子钟量子物理系统测试装置，下称测试装置。该测试装置包括上位机10、电子学系统20、适配器30、连接子板40、C场线圈50、磁屏蔽结构60以及电源70。

其中，上位机10用于生成测试模块，该上位机10为一种可以发出控制指令的计算机，实际使用时，通过在该上位机10上针对不同类型的CPT原子钟量子物理系统90的温度响应、输入信号频率等参数进行设置调整，可以在上位机10上生成对应的测试模块；电子学系统20与上位机10通讯连接，从而可以从上位机10下载对应的测试模块以对CPT原子钟量子物理系统90进行测试；适配器30与电子学系统20通讯连接；连接子板40用于与CPT原子钟量子物理系统90连接，且该连接子板40具有多种型号，各种型号的连接子板40可拆卸地连接于适配器30；C场线圈50可选择地绕设于CPT原子钟量子物理系统90；磁屏蔽结构60可选择地设置于CPT原子钟量子物理系统90。

采用本发明的测试装置进行测试时，可以根据不同类型的CPT原子钟量子物理系统90，选择对应型号的连接子板40，并将CPT原子钟量子物理系统90与连接子板40封装固定，同时根据CPT原子钟量子物理系统90的类型选择是否安装需求C场线圈50以及磁屏蔽结构60。然后再将封装在一起的CPT原子钟量子物理系统90和连接子板40连接在适配器30上，最后利用电子学系统20从上位机10上下载对应的测试模块对CPT原子钟量子物理系统90进行测试。

可以理解的是，本实施例中的适配器30可以兼容不同型号的连接子板40，实际测试时，只需要选择对应的CPT原子钟量子物理系统90和连接子板40并将其连接在适配器30上即可。在该适配器30处，只需按照接口信号对应关系将CPT原子钟量子物理系统90和电子学系统20的有关信号进行适配连接，使信号的功率、电压、电流、频率特性能够满足物理与电路的连接需求即可。

也即是说，本实施例中的测试装置可以对不同类型的CPT原子钟量子物理系统90进行测试，相对于以往的测试方式而言，本实施例中的测试装置的兼容性高，灵活方便，可以提高CPT原子钟量子物理系统90的测试效率，并能够降低CPT原子钟量子物理系统90的测试成本。

进一步地，整个测试过程可以在不使用频谱仪、示波器、信号发生器、高精度数字巡检仪等测试设备的情况下，通过上位机10显示本本装置的采集、处理并发送的数据，快速准确的对CPT原子钟量子物理系统90以及闭环以后的CPT原子钟整机进行性能测试，其在灵活性和成本方面具有较好的优势。

在本发明的一种实施方式中，连接子板40通过连接插座(图中未示出)可拆卸地连接于适配器30，结构简单，便于拆装，能够进一步提高本发明的测试装置的测试效率。当然，在本发明的其他实施方式中，连接子板40和适配器30之间还可以通过插管、插针等方式连接，只要是在本发明的构思下的其他变形方式，均在本发明的范围之内。

可选地，本实施例中的磁屏蔽结构60可以是磁屏蔽盒体或者磁屏蔽套管等。

示例性地，本实施例中的连接子板40与CPT原子钟量子物理系统90可以通过夹具连接，还可以通过焊接等方式连接，只要保证CPT原子钟量子物理系统90具有正确良好的电路连接状态和稳定的结构状态即可。

再次参见图1所示，本实施例中的电源70分别为CPT原子钟量子物理系统90和电子学系统20提供工作所需电压。加电后，测试程序即开始运行，电子学系统20首先对CPT原子钟量子物理系统90进行控温，温度控制稳定后，进行CPT原子钟量子物理系统90激光器伺服和晶振环路伺服。测试数据经通信接口发送至上位机10，在上位机10的软件界面可以观测到CPT原子钟量子物理系统90的激光器工作温度、工作电压、探测信号波形、工作电压锁定情况等工作状态数据。待CPT原子钟量子物理系统90和电子学系统20闭环组成的CPT原子钟系统锁定后，可以使用频率稳定性测试设备可以对本测试装置输出的标准频率进行准确度和稳定度指标测试。

可选地，本实施例的测试装置上还设置有信号输入输出模块80，该信号输入输出模块80与电子学系统20通讯连接，通过该信号输入输出模块80进行标准频率的输入和输出，方便测试和对整个系统进行驯服。具体地，使用外部输入的标准1PPS信号即对CPT原子钟整机进行驯服，使自身的准确度和稳定度指标进一步提高。图2中示出了使用本测试装置测量某型号CPT原子钟量子物理系统90时，观测到的CPT量子现象波形。

综上，本发明的测试装置能够快速对CPT原子钟量子物理系统90的质量及性能进行较为全面的评估，对于CPT原子钟量子物理系统90的产品质量和工艺技术等方面的优化改进及CPT原子钟整机设计优化具有较高实用价值。相对于以往的测试方式而言，本发明中的测试装置的兼容性高，灵活方便，可以提高CPT原子钟量子物理系统90的测试效率，并能够降低CPT原子钟量子物理系统90的测试成本。

实施例二

参见图3所示，根据本发明的实施例，提供了一种CPT原子钟量子物理系统测试方法，下称测试方法，该测试方法采用实施例一中的测试装置执行。

具体来说，本实施例中的测试方法主要包括4个步骤，即步骤S1、步骤S2、步骤S3以及步骤S4，以下将对各个步骤进行介绍。

步骤S1：根据CPT原子钟量子物理系统90的类型，选择对应型号的连接子板40，并将连接子板40与CPT原子钟量子物理系统90连接。

在该步骤中，选择连接子板40时，只需根据CPT原子钟量子物理系统90的信号接口的类型选择即可，实际连接时，连接子板40与CPT原子钟量子物理系统90之间可以通过夹具或者焊接方式连接，具体可以利用焊接机器或者拆装设备进行连接子板40与CPT原子钟量子物理系统90的连接。

此外，在该步骤中，还需要根据CPT原子钟量子物理系统90的类型，在CPT原子钟量子物理系统90上设置C场线圈50和/或磁屏蔽结构60，也即是说，可以利用控制器对需要测试的CPT原子钟量子物理系统90的类型进行辨别，进而控制拆装机构等在CPT原子钟量子物理系统90上安装C场线圈50以及磁屏蔽结构60等。

步骤S2：将连接子板40与适配器30连接。

在该步骤中，可以采用插座将连接子板40与适配器30连接在一起，具体来说，在实际加工的过程中，可以在适配器30上设置插孔，对应在连接子板40上设置插座，如此，能够快速地将连接子板40与适配器30连接起来。具体的插接动作可以由机械手等结构实现，还可以通过人工插接实现。

步骤S3：利用上位机10对CPT原子钟量子物理系统90的参数进行设置调整，以生成测试模块。

在该步骤中，可以根据不同类型的CPT原子钟量子物理系统90，在上位机10上输入并设置温控响应、输入信号频率等参数，设定好以上参数后，上位机10可以自动生产对应的测试模块。相对于以往的测试方式而言，本实施例中的没有使用频谱仪、示波器、信号发生器，高精度数字巡检仪等测试设备，仅仅通过上位机10就可以显示测试过程中采集、处理并发送的数据，能够快速准确地对CPT原子钟量子物理系统90以及闭环以后的CPT原子钟整机进行性能测试。

步骤S4：利用电子学系统20从上位机10下载测试模块以对CPT原子钟量子物理系统90进行测试。待CPT原子钟量子物理系统90和电子学系统闭环组成的CPT原子钟系统锁定后，使用频率稳定性测试设备可以对本装置输出的标准频率进行准确度和稳定度指标测试。同时，本测试方法能够从信号输入输出模块80输入的标准1PPS信号对CPT原子钟整机进行驯服，使自身的准确度和稳定度指标进一步提高。

也即是说，采用本发明的CPT原子钟量子物理系统测试方法进行测试时，可以根据不同类型的CPT原子钟量子物理系统90，选择对应型号的连接子板40，并将CPT原子钟量子物理系统90与连接子板40封装固定，同时根据CPT原子钟量子物理系统90的类型选择是否安装需求C场线圈50以及磁屏蔽结构60。然后再将封装在一起的CPT原子钟量子物理系统90和连接子板40连接在适配器30上，最后再通过电子学系统20从上位机10上下载对应的测试模块对CPT原子钟量子物理系统90进行测试。

本发明中的测试方法可以对不同类型的CPT原子钟量子物理系统90进行测试，相对于以往的测试方式而言，本发明中可以提高CPT原子钟量子物理系统90的测试效率，并能够降低CPT原子钟量子物理系统90的测试成本。

此外，需要说明的是，本申请中使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种CPT原子钟量子物理系统测试装置，其特征在于，包括：

上位机(10)，所述上位机(10)用于生成测试模块；

电子学系统(20)，所述电子学系统(20)与所述上位机(10)通讯连接以从所述上位机(10)下载所述测试模块；

适配器(30)，所述适配器(30)与所述电子学系统(20)通讯连接；

连接子板(40)，所述连接子板(40)具有多种型号，各种型号的所述连接子板(40)可拆卸地连接于所述适配器(30)，所述连接子板(40)用于与所述CPT原子钟量子物理系统(90)连接；

C场线圈(50)，所述C场线圈(50)可选择地绕设于所述CPT原子钟量子物理系统(90)；以及

磁屏蔽结构(60)，所述磁屏蔽结构(60)可选择地设置于所述CPT原子钟量子物理系统(90)。

2.根据权利要求1所述的CPT原子钟量子物理系统测试装置，其特征在于，所述连接子板(40)通过连接插座可拆卸地连接于所述适配器(30)。

3.根据权利要求1所述的CPT原子钟量子物理系统测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括信号输入输出模块(80)，所述信号输入输出模块(80)与所述电子学系统(20)通讯连接。

4.根据权利要求1所述的CPT原子钟量子物理系统测试装置，其特征在于，所述磁屏蔽结构(60)为磁屏蔽盒体或者磁屏蔽套管。

5.根据权利要求1所述的CPT原子钟量子物理系统测试装置，其特征在于，所述连接子板(40)与所述CPT原子钟量子物理系统(90)通过夹具或者焊接方式连接。

6.一种CPT原子钟量子物理系统测试方法，其特征在于，所述CPT原子钟量子物理系统测试方法采用权利要求1至5中任一项所述的CPT原子钟量子物理系统测试装置执行，所述CPT原子钟量子物理系统测试方法包括：

根据CPT原子钟量子物理系统(90)的类型，选择对应型号的所述连接子板(40)，并将所述连接子板(40)与所述CPT原子钟量子物理系统(90)连接；

将所述连接子板(40)与所述适配器(30)连接；

利用所述上位机(10)对所述CPT原子钟量子物理系统(90)的参数进行设置调整，以生成所述测试模块；

利用所述电子学系统(20)从所述上位机(10)下载所述测试模块以对所述CPT原子钟量子物理系统(90)进行测试。

7.根据权利要求6所述的CPT原子钟量子物理系统测试方法，其特征在于，采用连接插座将所述连接子板(40)与所述适配器(30)连接。

8.根据权利要求6所述的CPT原子钟量子物理系统测试方法，其特征在于，连接所述连接子板(40)与所述CPT原子钟量子物理系统时：

根据所述CPT原子钟量子物理系统(90)的类型，在所述CPT原子钟量子物理系统(90)上设置所述C场线圈(50)和/或所述磁屏蔽结构(60)。

9.根据权利要求7所述的CPT原子钟量子物理系统测试方法，其特征在于，所述磁屏蔽结构(60)为磁屏蔽盒体或者磁屏蔽套管。

10.根据权利要求6所述的CPT原子钟量子物理系统测试方法，其特征在于，连接所述连接子板(40)与所述CPT原子钟量子物理系统(90)时：

所述连接子板(40)与所述CPT原子钟量子物理系统(90)之间通过夹具或者焊接方式连接。

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