時(shí)間頻率的意義和現(xiàn)狀

時(shí)間頻率作為一個(gè)重要的基本物理量在國民經(jīng)濟(jì)、國防建設(shè)和基礎(chǔ)科學(xué)研究中起著重要作用。時(shí)間與頻率互為倒數(shù)。

時(shí)間頻率的主要特點(diǎn)有：時(shí)間頻率是目前準(zhǔn)確的基本物理量，準(zhǔn)確度已經(jīng)進(jìn)入10-15量級(jí)。許多其他物理量，例如長度的米、電學(xué)的電壓都可由時(shí)間頻率導(dǎo)出。時(shí)間頻率是基礎(chǔ)物理學(xué)研究的一個(gè)重要方面。近十年來的諾貝爾物理獎(jiǎng)有三個(gè)和時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)。

時(shí)間頻率有著良好的傳遞性，可用電波傳播而保持很高的準(zhǔn)確度，是現(xiàn)代導(dǎo)航技術(shù)的基礎(chǔ)。美國的GPS系統(tǒng)（全球定位系統(tǒng)）和俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）就是利用這一特點(diǎn)，綜合衛(wèi)星和電腦技術(shù)建成的。在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)和北約空襲南聯(lián)盟過程中GPS系統(tǒng)發(fā)揮了不可替代的作用。

時(shí)間頻率和人民大眾的日常生活密切相關(guān)，試問在今天的世界上誰能離開準(zhǔn)確的時(shí)間？正是由于時(shí)間頻率如此重要，主要發(fā)達(dá)國家政府投入巨資研究開發(fā)相關(guān)技術(shù)，以求保持地位。

時(shí)間頻率和國民經(jīng)濟(jì)密切相關(guān)，目前，國內(nèi)通信網(wǎng)同步要求頻率準(zhǔn)確度<1×10-11。現(xiàn)代化的導(dǎo)航技術(shù)也是建立在高準(zhǔn)確度的時(shí)間頻率技術(shù)基礎(chǔ)之上的。中國計(jì)量科學(xué)研究院已經(jīng)建立了原子頻率基準(zhǔn)[實(shí)驗(yàn)室型原子鐘]和原子時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)[UTC(NIM)]；研究中的新一代原子頻標(biāo)，其設(shè)計(jì)準(zhǔn)確度可進(jìn)入-15量級(jí)，有了高準(zhǔn)確度的原子頻標(biāo)之后，下一個(gè)重要任務(wù)就是建立相應(yīng)的傳遞體系，使國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)得到有效的高準(zhǔn)確度時(shí)間頻率服務(wù)。

中國計(jì)量科學(xué)研究院保存著中國時(shí)間頻率的計(jì)量基準(zhǔn)。原子時(shí)標(biāo)始建于1980年，利用連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的商品型原子鐘，3臺(tái)銫原子鐘和兩臺(tái)氫原子鐘組成一個(gè)鐘組，通過加權(quán)平均計(jì)算得出本地原子時(shí)，由此導(dǎo)出國家的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間——北京時(shí)間。其正式代號(hào)為UTC(NIM)，并參加國際原子時(shí)（UTC）合作，同時(shí)由計(jì)量院保存的銫原子頻率基準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)確度進(jìn)行校準(zhǔn)?，F(xiàn)在的指標(biāo)為：時(shí)刻偏差的不確定度為100ns，頻率的不確定度為5×10E-14。

中國計(jì)量科學(xué)研究院現(xiàn)提供時(shí)間頻率傳遞服務(wù)，包括電視發(fā)播標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)（Internet）授時(shí)、電話授時(shí)、GPS實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、以及各種頻率源和測(cè)量儀表的檢測(cè)和校準(zhǔn)。