RU2279115C9 - Method for storing frequency of electric oscillations - Google Patents
Method for storing frequency of electric oscillations Download PDFInfo
- Publication number
- RU2279115C9 RU2279115C9 RU2004128795/28A RU2004128795A RU2279115C9 RU 2279115 C9 RU2279115 C9 RU 2279115C9 RU 2004128795/28 A RU2004128795/28 A RU 2004128795/28A RU 2004128795 A RU2004128795 A RU 2004128795A RU 2279115 C9 RU2279115 C9 RU 2279115C9
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- measure
- systematic
- time
- standard
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Frequencies, Analyzing Spectra (AREA)
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области метрологии и может быть использовано при эксплуатации мер частоты (иногда будем называть их просто мерами).The invention relates to the field of metrology and can be used in the operation of frequency measures (sometimes we will call them simply measures).
Известен способ хранения частоты электрических колебаний мерой частоты [1], содержащий периодически повторяемые операции сличения частот меры и эталона (т.е. измерения отклонения частоты меры от частоты эталона) и коррекции частоты меры на величину измеренного отклонения.There is a method of storing the frequency of electrical oscillations with a frequency measure [1], containing periodically repeated operations of comparing the frequencies of the measure and the standard (ie, measuring the deviation of the frequency of the measure from the frequency of the standard) and correcting the frequency of the measure by the value of the measured deviation.
Измерение отклонения частоты меры от частоты пространственно удаленного эталона проводится по радио, телевизионным или спутниковым сигналам или методом транспортируемых часов, а от частоты эталона, расположенного в непосредственной близости к мере, - с помощью частотных или фазовых компараторов и электронно-счетных частотомеров.The deviation of the measure frequency from the frequency of the spatially remote reference is measured by radio, television or satellite signals or by the method of the transported clock, and from the frequency of the reference, located in close proximity to the measure, using frequency or phase comparators and electronically counted frequency meters.
Данный способ хранения частоты колебаний имеет большую погрешность, которая определяется систематическим дрейфом частоты меры.This method of storing the oscillation frequency has a large error, which is determined by the systematic drift of the measure frequency.
Уменьшить эту погрешность позволяет способ [2], содержащий операции периодического (через интервалы времени Ti) измерения отклонения частоты меры от частоты эталона, коррекции частоты меры на величину измеренного отклонения и дополнительной периодической коррекции частоты меры на протяжении каждого интервала времени Тi, начиная с T2, в моменты времени на величинуTo reduce this error allows the method [2], containing the operation of periodic (at time intervals T i ) measuring the frequency deviation of the measure from the standard frequency, correcting the frequency of the measure by the value of the measured deviation and additional periodic correction of the frequency of the measure throughout each time interval T i , starting with T 2 at time points by the amount
(при этом β1=0);(in this case β 1 = 0);
где Δfi-1 - отклонение частоты меры от частоты эталона, измеренное в конце (или на протяжении) интервала Ti-1.where Δf i-1 is the deviation of the measure frequency from the frequency of the standard, measured at the end (or throughout) of the interval T i-1 .
Величину дополнительной периодической коррекции определяют исходя из прогнозируемой скорости систематического дрейфа частоты меры, причем прогнозируемая скорость систематического дрейфа частоты на интервале времени Тi предполагается равной (или меньше) измеренной скорости систематического дрейфа частоты на предыдущем интервале времени Ti-1, которая равна , при этом прогнозируемое изменение частоты предполагается линейным.The amount of additional periodic correction is determined based on the predicted rate of systematic frequency drift of the measure, and the predicted rate of systematic frequency drift on the time interval T i is assumed to be equal to (or less) the measured speed of systematic frequency drift on the previous time interval T i-1 , which is equal to while the predicted change in frequency is assumed to be linear.
Способ, описанный в [2], взят за прототип.The method described in [2] is taken as a prototype.
Недостатком прототипа является также большая погрешность по частоте и скорость систематического дрейфа частоты меры, т.к. линейный прогноз изменения частоты меры и соответственно дополнительная периодическая коррекция частоты меры, соответствующая этому линейному прогнозу, позволяют уменьшить величину скорости систематического дрейфа частоты и погрешность меры по частоте практически не более чем в (2÷3) раза. Это происходит потому, что скорость систематического дрейфа частоты мер частоты в действительности не является постоянной, а уменьшается со временем.The disadvantage of the prototype is also a large error in frequency and the speed of the systematic drift of the frequency of the measure, because a linear forecast of the change in the frequency of the measure and, accordingly, an additional periodic correction of the frequency of the measure corresponding to this linear forecast, can reduce the rate of systematic drift of the frequency and the error of the measure in frequency by almost no more than (2 ÷ 3) times. This is because the rate of systematic frequency drift of the frequency measures is in fact not constant, but decreases with time.
Предлагаемое изобретение направлено на уменьшение погрешности по частоте и скорости систематического дрейфа частоты мер частоты.The present invention is aimed at reducing the error in frequency and speed of systematic frequency drift of frequency measures.
Хранение частоты электрических колебаний рассматривается на некотором интервале времени длительностью Т. При необходимости хранения частоты на интервале времени большем, чем Т, все операции способа хранения частоты повторяют.Storage of the frequency of electrical vibrations is considered on a certain time interval of duration T. If you need to store the frequency on an interval of time greater than T, all operations of the frequency storage method are repeated.
Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что в способе хранения частоты электрических колебаний мерой частоты, содержащем операции сличения частоты меры с частотой эталона на протяжении начального интервала времени Т0, определения по результатам этих сличений начального отклонения частоты меры от частоты эталона Δf0 и начальной скорости систематического дрейфа частоты меры относительно частоты эталона ν0, коррекции частоты меры на величину измеренного начального отклонения Δf0 в конце интервала времени Т0 и последующей на протяжении интервала времени Т дополнительной периодической коррекции частоты меры в моменты времени дополнительную периодическую коррекцию частоты меры выполняют на величину β, которую уменьшают со временем на протяжении интервала времени Т в соответствии с прогнозируемым уменьшением скорости систематического дрейфа частоты меры, причем начальную величину дополнительной периодической коррекции устанавливают в соответствии с неравенством 0<|βнач|<2|ν0|Δt, а ее с знак - противоположным знаку ν0. Максимальный положительный эффект достигается при βнач=-ν0Δt.The essence of the invention lies in the fact that in a method for storing the frequency of electrical oscillations with a frequency measure, comprising the operations of comparing the frequency of the measure with the frequency of the standard during the initial time interval T 0 , determining, by the results of these comparisons, the initial deviation of the frequency of the measure from the frequency of the standard Δf 0 and the initial speed systematic drift of the measure frequency relative to the standard frequency ν 0 , correction of the measure frequency by the value of the measured initial deviation Δf 0 at the end of the time interval T 0 and subsequent on during the time interval T additional periodic correction of the frequency of the measure at time additional periodic correction of the frequency of the measure is performed by β, which decreases over time over the time interval T in accordance with the predicted decrease in the rate of systematic drift of the frequency of the measure, and the initial value of the additional periodic correction is set in accordance with the inequality 0 <| β beginning | <2 | ν 0 | Δt, and its sign is opposite to the sign ν 0 . The maximum positive effect is achieved when β beg = -ν 0 Δt.
Уменьшение погрешности меры по частоте в предлагаемом способе достигается за счет более точного прогнозирования поведения частоты меры на интервале времени между сличениями ее с эталоном. Если в прототипе прогнозируется линейное изменение частоты, то в данном способе оно предполагается нелинейным, уменьшающимся со временем, что отражает реальное поведение частоты меры.The reduction of the error of the measure in frequency in the proposed method is achieved by more accurately predicting the behavior of the frequency of the measure in the time interval between its comparisons with the standard. If the prototype predicts a linear change in frequency, then in this method it is assumed to be non-linear, decreasing with time, which reflects the actual behavior of the frequency of the measure.
Прогноз поведения частоты меры основывается на измерениях ее отклонения от частоты эталона на начальном интервале времени Т0, а также на исследованиях поведения частоты мер данного типа на длительных интервалах времени, много больших Т0, которые были проведены ранее. Например, длительное (на протяжении нескольких лет) наблюдение за поведением частоты квантовых водородных мер показало, что скорость систематического дрейфа частоты у них уменьшается со временем с постоянной времени ~1 год. Поэтому, если на этом интервале времени изменение частоты меры прогнозировать не линейной функцией, а, например, функцией вида e-t/α, где α=1 год, и величину дополнительной периодической коррекции в зависимости от времени на протяжении интервала времени Т уменьшать в соответствии с этой функцией, то можно получить более точную компенсацию систематического дрейфа частоты меры со временем и соответственно меньшую погрешность по частоте и меньшую остаточную скорость систематического дрейфа частоты меры. При этом максимальный положительный эффект достигается при условии βнач=-ν0Δt. При βнач<ν0Δt (по абсолютной величине) величина положительного эффекта уменьшается, а при ν0Δt<βнач<2ν0Δt скорость систематического дрейфа частоты меры меняет знак, но уменьшается по абсолютной величине.The forecast of the behavior of the measure frequency is based on measurements of its deviation from the standard frequency at the initial time interval T 0 , as well as studies of the behavior of the frequency of measures of this type over long time intervals, much larger than T 0 , which were carried out earlier. For example, a long (over several years) observation of the behavior of the frequency of quantum hydrogen measures showed that the rate of systematic frequency drift in them decreases with time with a time constant of ~ 1 year. Therefore, if in this time interval the change in the frequency of the measure is not predicted by a linear function, but, for example, by a function of the form e -t / α , where α = 1 year, and reduce the value of the additional periodic correction depending on time over the time interval T in accordance With this function, it is possible to obtain more accurate compensation of the systematic frequency drift of the measure over time and, accordingly, a lower frequency error and a lower residual rate of the systematic frequency drift of the measure. In this case, the maximum positive effect is achieved provided that β nach = -ν 0 Δt. For β beg <ν 0 Δt (in absolute value), the magnitude of the positive effect decreases, and for ν 0 Δt <β beg <2ν 0 Δt, the rate of systematic frequency drift of the measure changes sign, but decreases in absolute value.
При этом так же, как в прототипе, ν0 можно определить какMoreover, as in the prototype, ν 0 can be defined as
где Δf - изменение частоты меры на интервале времени Т0, равное разности отклонений частоты меры в конце и начале интервала Т0. Однако возможно определение ν0 другими методами, например методом наименьших квадратов, который является более точным. Для этого сличения частот меры и эталона на интервале Т0 проводят не только в начале и конце этого интервала, но и через определенные интервалы времени Δt, много меньшие Т0. После этого скорость систематического дрейфа частоты вычисляют по формуле [3]where Δf is the change in the frequency of the measure in the time interval T 0 equal to the difference between the deviations of the frequency of the measure at the end and beginning of the interval T 0 . However, it is possible to determine ν 0 by other methods, for example, by the least squares method, which is more accurate. For this comparison of the frequencies of the measure and the standard on the interval T 0 spend not only at the beginning and end of this interval, but also at certain time intervals Δt, much smaller than T 0 . After that, the speed of systematic frequency drift is calculated by the formula [3]
где Δfk - измеренное в k-е сутки отклонение частоты меры от частоты эталона,where Δf k is the deviation of the measure frequency from the standard frequency measured on the k-th day,
n - число суток, на протяжении которых проводились измерения.n is the number of days during which measurements were taken.
Т.к. уменьшение скорости систематического дрейфа частоты меры происходит очень медленно, то величину дополнительной периодической коррекции β можно изменять не через каждый интервал времени Δt (обычно Δt=1 сутки), а через интервалы времени Tj, много большие Δt (например, Tj равно 3 месяцам).Because the rate of systematic frequency drift of the measure frequency occurs very slowly, then the value of the additional periodic correction β can be changed not at each time interval Δt (usually Δt = 1 day), but at time intervals T j much longer Δt (for example, T j is 3 months )
Описание предлагаемого способа поясняется фигурами 1 и 2.The description of the proposed method is illustrated by figures 1 and 2.
На фиг.1 сплошными линиями изображены: 1 - график зависимости частоты меры от времени без коррекции; 2 - зависимость величины дополнительной периодической коррекции β от времени по предлагаемому способу; 3 - одна из реализаций зависимости β от времени по предлагаемому способу; 4 - график зависимости частоты меры с коррекцией по предлагаемому способу, начиная с момента времени Т0. Пунктирными линиями изображены: 5 - величина коррекции частоты β согласно прототипу и 6 - график изменения частоты меры при хранении частоты согласно прототипу.In Fig.1 solid lines depict: 1 - graph of the frequency of the measure from time to time without correction; 2 - the dependence of the value of the additional periodic correction β on time by the proposed method; 3 - one of the implementations of the dependence of β on time by the proposed method; 4 is a graph of the frequency of the measure with correction by the proposed method, starting from time T 0 . Dashed lines show: 5 - frequency correction value β according to the prototype; and 6 - graph of the frequency change of the measure during frequency storage according to the prototype.
При этом на кривых 4 и 6 не показаны изменения частоты из-за дополнительных периодических коррекций, которые осуществляют в моменты времени kΔt (k=1, 2, ...), из-за малости этих изменений.Moreover, curves 4 and 6 do not show frequency changes due to additional periodic corrections that are carried out at time points kΔt (k = 1, 2, ...), due to the smallness of these changes.
На фиг.2 приведена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.Figure 2 shows the structural diagram of a device that implements the proposed method.
На фиг.2 обозначено:In figure 2 is indicated:
7 - мера частоты;7 - a measure of frequency;
8 - эталон (частоты);8 - standard (frequencies);
9 - частотный компаратор;9 - frequency comparator;
10 - электронно-счетный частотомер.10 - electronic counting frequency meter.
Из фиг.1 видно, что погрешность по частоте меры, которая получается при использовании предлагаемого способа, Δ0f2, меньше, чем погрешность по частоте Δ0f1, получаемая при использовании способа, принятого за прототип. Уменьшается также и скорость систематического дрейфа частоты меры.Figure 1 shows that the error in the frequency of the measure, which is obtained when using the proposed method, Δ 0 f 2 , is less than the error in frequency Δ 0 f 1 , obtained when using the method adopted for the prototype. The rate of systematic drift of the measure frequency also decreases.
Одна из реализаций предлагаемого способа хранения частоты электрических колебаний включает проведение следующих операций:One of the implementations of the proposed method for storing the frequency of electrical vibrations includes the following operations:
- измерение отклонения частоты меры 7 от частоты эталона 8 каждые сутки на начальном интервале времени Т0 (10-30 суток) с помощью частотного компаратора 9 и электронно-счетного частотомера 10 и определение скорости систематического дрейфа частоты меры ν0 по формуле (3);- measuring the deviation of the frequency of measure 7 from the frequency of
- коррекция частоты меры в момент времени Т0 на величину измеренного отклонения частоты в этот момент;- correction of the measure frequency at time T 0 by the value of the measured frequency deviation at this moment;
- дополнительная периодическая коррекция частоты меры 7 каждые сутки в течение 3 месяцев на величину β1=-ν0Δt (Δt=1 сутки) (β1 в данном случае является начальной величиной дополнительной периодической коррекции βнач);- additional periodic correction of the frequency of measure 7 every day for 3 months by β 1 = -ν 0 Δt (Δt = 1 day) (β 1 in this case is the initial value of the additional periodic correction β beg );
- коррекция частоты меры 7 каждые сутки на величину- correction of the frequency of measure 7 every day by the amount
в течение последующих 3 месяцев;over the next 3 months;
- коррекция частоты меры 7 каждые сутки на величину- correction of the frequency of measure 7 every day by the amount
в течение следующих 3 месяцев;over the next 3 months;
и т.д., коррекция частоты меры 7 каждые сутки на величинуetc., frequency correction measures 7 every day by the amount
в течение 3 месяцев, следующих за (n-1)-м трехмесячным интервалом.within 3 months following the (n-1) th three-month interval.
Первые две операции проводят на заводе-изготовителе или в поверочной лаборатории; дальнейшие операции проводятся у потребителя автоматически без наличия приборов 8-10 с помощью микропроцессора или микроЭВМ, включенных в состав меры частоты, или вручную оператором.The first two operations are carried out at the factory or in the calibration laboratory; further operations are carried out at the consumer automatically without the availability of devices 8-10 using a microprocessor or microcomputer included in the frequency measure, or manually by the operator.
По истечении межповерочного интервала, т.е. интервала времени, через который проводят поверку меры метрологической службой (обычно это 1 год, но возможно 2, 3, 5 лет) производят повторное определение величины скорости систематического дрейфа частоты меры и погрешности по частоте путем сравнений ее частоты с частотой эталона и новый цикл коррекций по данному способу с уточненными величинами ν0 и α.After the intertesting interval, i.e. the time interval over which the measure is verified by the metrological service (usually 1 year, but possibly 2, 3, 5 years), re-determine the magnitude of the systematic drift frequency of the measure frequency and the frequency error by comparing its frequency with the standard frequency and a new cycle of corrections by this method with refined values of ν 0 and α.
Новую величину ν0 определяют на основе сличений меры с эталоном на новом начальном интервале времени Т0, а новую величину α определяют из предыдущих измерений как интервал времени, на протяжении которого скорость систематического дрейфа частоты меры ν0 снизилась в e раз.The new value ν 0 is determined on the basis of comparisons of the measure with the standard on a new initial time interval T 0 , and the new value α is determined from previous measurements as the time interval over which the rate of systematic drift of the frequency of the measure ν 0 decreased e times.
Если же скорость систематического дрейфа частоты меры за интервал времени Т снизится до приемлемой, достаточно малой величины, то дальнейшую дополнительную периодическую коррекцию частоты можно не выполнять.If the rate of systematic frequency drift of the measure over a time interval T decreases to an acceptable, sufficiently small value, then further additional periodic frequency correction can not be performed.
Использование данного способа хранения частоты электрических колебаний позволяет уменьшить погрешность по частоте и скорость систематического дрейфа частоты мер частоты в (2÷3) раза по сравнению с известными способами.Using this method of storing the frequency of electrical oscillations allows to reduce the error in frequency and the speed of systematic drift of the frequency of frequency measures by (2 ÷ 3) times in comparison with known methods.
ЛитератураLiterature
1. А.И.Пихтелев и др. Стандарты частоты и времени на основе квантовых генераторов и дискриминаторов. - М.: Сов. радио, 1978, с.252-262.1. A.I. Pikhtelev et al. Frequency and time standards based on quantum generators and discriminators. - M .: Owls. Radio 1978, p. 252-262.
2. В.А.Логачев, А.В.Пастухов. Способ хранения частоты электрических колебаний. Патент РФ № 2178196 с приоритетом от 20.11.2000 г. Опубл. 10.01.2002, Бюл. № 1.2. V.A. Logachev, A.V. Pastukhov. A method of storing the frequency of electrical vibrations. RF patent No. 2178196 with a priority of November 20, 2000. Publ. 01/10/2002, Bull. Number 1.
3. ГОСТ 23512-98. Стандарты частоты и времени. Общие технические требования и методы испытаний.3. GOST 23512-98. Frequency and time standards. General technical requirements and test methods.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004128795/28A RU2279115C9 (en) | 2004-09-29 | 2004-09-29 | Method for storing frequency of electric oscillations |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004128795/28A RU2279115C9 (en) | 2004-09-29 | 2004-09-29 | Method for storing frequency of electric oscillations |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004116890/09A Substitution RU2004116890A (en) | 2004-06-03 | 2004-06-03 | METHOD FOR STORING FREQUENCY OF ELECTRIC OSCILLATIONS |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004128795A RU2004128795A (en) | 2006-03-10 |
RU2279115C2 RU2279115C2 (en) | 2006-06-27 |
RU2279115C9 true RU2279115C9 (en) | 2006-09-27 |
Family
ID=36115841
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004128795/28A RU2279115C9 (en) | 2004-09-29 | 2004-09-29 | Method for storing frequency of electric oscillations |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2279115C9 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2730875C1 (en) * | 2020-03-04 | 2020-08-26 | Акционерное общество "Российский институт радионавигации и времени" | Method for storage of electric oscillation frequency |
-
2004
- 2004-09-29 RU RU2004128795/28A patent/RU2279115C9/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ПИХТЕЛЕВ А.И. и др. Стандарты частоты и времени на основе квантовых генераторов и дискриминаторов /Под ред. Б.П.Фатеева. - М.: Советское радио, 1978, с.252-262. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2730875C1 (en) * | 2020-03-04 | 2020-08-26 | Акционерное общество "Российский институт радионавигации и времени" | Method for storage of electric oscillation frequency |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004128795A (en) | 2006-03-10 |
RU2279115C2 (en) | 2006-06-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20070296396A1 (en) | Phase Difference Measurement Circuit | |
US20120286831A1 (en) | Circuit and method for generating a clock signal | |
JP5166869B2 (en) | Clock jitter measurement | |
US11169564B2 (en) | Timing circuit and timing method | |
US10107842B2 (en) | Low jitter pulse output for power meter | |
KR20180024011A (en) | Systems and methods for determining inertia parameters using integration of pulse streams | |
TWI522757B (en) | Temperature compensated timing signal generator | |
US11035902B2 (en) | Advanced fuel gauge | |
RU2279115C9 (en) | Method for storing frequency of electric oscillations | |
CN109474276B (en) | CPT atomic clock frequency synchronization control method and system | |
CN117278034B (en) | Method and system for measuring step length of time-to-digital converter | |
KR102226104B1 (en) | Method for adjusting the mean frequency of a time base incorporated in an electronic watch | |
US11237195B2 (en) | Frequency estimation | |
US8896359B1 (en) | Temperature compensated timing signal generator | |
RU2178196C1 (en) | Oscillation frequency storage technique | |
CN114740260A (en) | Special synchronous acquisition method for detecting and adjusting crystal oscillator output frequency in real time | |
Bespal’ko et al. | Compensation of Accuracy Error for Time Interval Measurements | |
JP2017153024A (en) | Reference frequency generation device | |
Shmaliy | Linear unbiased prediction of clock errors | |
CN116112005B (en) | Delay measurement method, equipment and storage medium of DTC delay unit | |
RU2730875C1 (en) | Method for storage of electric oscillation frequency | |
US20030008621A1 (en) | Method of and a system for estimating the frequency uncertainty of a mobile radio system able to use two different mobile radio networks | |
KR100985770B1 (en) | Method for Adjusting Variation of Ocilating Frequency of DUT and Field Calibration Tuning Apparatus for It | |
Jian et al. | Absolute Frequency Measurement of the NRC’s Strontium ion Clock Using the GPS PPP Method | |
CN116300378A (en) | Frequency self-adaptive time-digital conversion circuit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TH4A | Reissue of patent specification | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100930 |