銣鍾

銣鍾又被稱為銣原子鐘，銣原子鐘由銣量子部分和壓控晶體振蕩器組成。壓控晶體振蕩器的頻率經過倍頻和頻率合成，送到量子系統與銣原子躍遷頻率進行比較。誤差信號送回到壓控晶體振蕩器，對其頻率進行調節，使其鎖定在銣原子特有的能級躍遷所對應的頻率上。銣原子頻標短期穩定度最高可達到10-12量級，準確度為±5×10-11，在分類上常分為：普通型、軍用型、航天型等。由於它體積小、精度高，所以應用最廣。

銣頻率標準不需要真空系統、致偏磁鐵和原子束，因而體積小、質量小、預熱時間短、價格便宜，但準確度差、頻率漂移比較大，僅能用作二級標準。銣頻率標準可通過GPS進行快速馴服和外秒同步，克服銣振蕩器本身的漂移，可被看作是一個基本的同步時鐘單元。通過設計和工藝的改進，產品的可靠性和批量生產也得到保證，現已具備產業化的條件。可以預計，這種帶外秒馴服的高性能小型化銣鍾將應用於無人值守等苛刻環境，將大大拓展銣鐘的應用領域。

銣原子鐘主要由單片機電路、伺服電路、微波倍頻電路、頻率調製、倍頻綜合電路幾個模塊組成。

銣頻標是一種被動型原子頻率，利用的是基態超精細能級之間的躍遷，相應的躍遷頻率為6834.682614MHz。原子遷躍對微波信號起鑒頻作用而產生誤差信號，通過鎖相環路伺服晶振的頻率，使激勵信號頻率鎖定到原子躍遷頻率，實現晶振輸出頻率的高度穩定和準確。

銣鐘的工作原理與其他原子鐘一致，均是使用能級躍遷理論來測定時間：原子是按照圍繞在原子核周圍不同電子層的能量差，來吸收或釋放電磁能量的。這裡電磁能量是不連續的。當原子從一個高“能量態”躍遷至低的“能量態”時，它便會釋放電磁波。這種電磁波特徵頻率是固定的，這也就是人們所說的共振頻率。通過以這種共振頻率為節拍器，原子鐘可以來測定時間。例如：假定特定原子的共振頻率為1000Hz，則該原子能級躍遷時釋放的電磁波振動1000次的時間即為1m秒。

目前市場上的原子鐘產品共分為三大類：銣鍾、銫鐘和氫鍾。銫鐘和氫鍾精度較高，價格昂貴，往往應用在國防衛星，科研計量等領域，較少被應用在民用生產測試，研發製造等方面。銣鍾具有短期穩定性高，體積小巧，便於攜帶的特點，並且價格合適，非常適合於在各個領域使用。

高性能銣鍾主要用於國防軍工產業，主要突出性能指標及產品可靠性方面的要求，同時還應具備易於操作、功能完善、通用性強等特點。其主要功能與性能的參數如下：

是頻率偏差的起伏程度，實際上是一種可以用隨機過程（平穩的或不平穩的）來研究和處理的問題。頻率穩定度在時域上的數學表徵是阿倫標準偏差。

原子頻標連續工作時，頻率隨時間單方向慢變化程度，用最小二乘法估計。通過GPS鎖定，可改變銣原子鐘的漂移。銣原子鐘的月漂移為：1×10-11～4×10-11 。

銣頻標開機一段時間后關機，關機一段時間后，再開機一段時間后的相對平均頻率偏差和關機時的相對平均頻率偏差的一致程度。一般為：1×10-11～5×10-11 。

頻率偏差的最大範圍，表明頻率實際值靠近標稱值的程度。用數值定量表示，不帶正負號，一般為：5×10-11～5×10-12 。

鍾具有短期穩定性高，體積小巧，便於攜帶，價格合適的特點，非常適合於在各個領域使用，但由於銣原子的原子特性的原因，銣鍾並不具有銫鐘和氫鍾那樣優秀的長期穩定度，因而需要校準。為了提高銣鐘的長期穩定度，可以通過使用GPS系統來對銣鍾進行控制和校準。

GPS系統通過測量時間差來實現定位測量，為了達到較高的定位精度，GPS系統內部時間測量精度極高。通過使用GPS系統來對銣鍾進行校正，可以很好的提高銣鐘的長期穩定度，降低銣鍾輸出信號的飄移。

銣鐘的應用領域主要有三個方面：科研測量，生產製造，廣電電力。

在科研測量研究單位，銣鍾既可以為測量提供高精度的基準源，也可以作為測量校準儀器的高精度外部時基。

在生產製造領域，銣鍾可為需要高精度頻率基準輸出的生產線提供頻率基準輸出，這些基準信號被用來對電子產品進行校準。銣鍾還可以作為產線測量儀器的外部高精度時基，大大提高產線測試的精度，確保產品質量。

在廣電電力系統中，銣鍾可以被作為系統的主鍾來使用，從而有效地實現系統內部各個部分的同步。