中国科大学国家授时要旨

By admin in 天文台 on 2019年1月25日

http://www.ntsc.ac.cn/kxcb/kpwz/201007/t20100716\_2904131.html

当代授时

20世纪初期,有线电进入实用阶段。1902年,高卢雄鸡率先在香水之都艾菲尔木塔顶层试验发播短波有线电时号,取得成功。接着,德意志联邦共和国、英、美等国各样试验,收到出色效果。于是,一个全新的收音机授时的时日初阶了。

时下,全世界有50多个国家通过短波(或长波)电台每一日发播各自的正儿八经时间信号。有些国家还运用卫星、电视机和网络种类,开展授时服务。

天文台,我国当代授时工作,经国务院授权,由中国科高校国家授时中央(原中科院江西天文台)承担。国家授时中央的总部设在台湾省汉中市临潼区。那里建有国家时间标准实验室,保持着我国的原牛时正式和协调世界时标准。发播标准时间信号的长波电台和短波电台位于广西蒲城县。

我国标准时间的传递方法

1.短波授时

波长在100m~10m,即频率在3MHz~30MHz的收音机波段为短波波段。国家授时中央的短波电台用2.5MHz、5MHz、10MHz、15MHz频率全天连续发播我国短波有线电时号,呼号为BPM。短波授时信号覆盖半径超过3000公里,用差距频率交替发播结合覆盖全国疆域。定时精度为微秒量级。理论上,拥有短波有线电接收机的用户,在其余地方任什么时候刻都可以接到至少一个效用的BPM时号,然而,短波授时因电离层扰动等元素,信号有时会遭逢苦恼。BPM短波授时台于1970年建成,1997年做到了技术改造。

2.长波授时

海里波段,即频率在30KHz~300KHz的波段,为长波波段。国家授时主题的长波电台呼号为BPL,发射频率为100KHz。它天天定时(上海时间13h30m到21h30m)发播包蕴专业时间信号和导航音信的编码信号。信号覆盖范围为我国内陆及近海海域,定时精度为皮秒量级。用户拥有专用长波定时接收机,便可在确定时间内接受BPL定时信号。

BPL长波授时台于1986年建成并透过国家级技术鉴定,该项成果1988年到手国家科学和技术进步一等奖。方今,对其展开现代化技术改造的劳作正在展开,推断二零零六年已毕。届时,新的长波授时系统将为用户提供全天24小时一连服务,并提供时码新闻、差分卫星音信等更是助长的大运和导航音讯。

3.低频时码授时

国家授时主题采纳68.5KHz频段的总是波时码授时体制的技术,2002年建成BPC低频时码授时台,并试验发播。低频时码授时的特点是应用微电子技术,使用户设备可以做得格外简单且价廉,具有越发广大的产业化前景。其终端产品之一的“电波钟”被钟表业界称为钟表产业“革命性”的变革,“它的出现开拓了光阴测算的新里程,从而将对世界经济的前行暴发至关主要的震慑”。

为促进低频时码授时技术进步,考虑到覆盖环日本海和长三角器重经济区的目标,国家授时中央已经起初在江西海口建设“国家授时主题低频时码一而再发播台”。二零零七年3月,三亚台已经到位并初始试播。地波稳定覆盖半径1000英里,天波覆盖半径3000英里,授时精度±0.1飞秒。试播时期每一天白天发8小时,中午发7.5时辰。正式发播后将24小时一而再发播。

4.卫星授时

我国当下的卫星授时由北斗卫星导航定位系统承担。该试验系统的小时由国家授时中央标校,与国家授时要旨的协调世界时保持一致。

用户所有与专用卫星信号接收装置,便可通过北斗系统完成卫星定时,定时精度优于毫秒量级。

除此以外,国家授时中央每日定时接收美利坚联邦合众国满世界定位系统GPS的小时信号,测定并在其出版的《时间频率公报》上刊布GPS时间相对于协调世界时的核对值。用户收到GPS时间,利用此改良值,可已毕其时钟与我国正式时间的自查自纠,精度可好于飞秒量级。

5.电视授时

当下,我国中央电视台央视在其电视信号的垂直消隐间隔钟插入由铯原子钟提供的时辰信息。国家授时中央对这几个信息举行定时监测,即每一日在0点和12点整,测量电视机时间TS(央视)相对于协调世界时的差值,其结果刊布于《时间频率公报》

用户收到央视时间信号,加以校勘,便可落成定时,精度约为10阿秒。

6.网络授时

使用互联网传送标准时间称为网络授时。方今,国家授时中央提供三种总括机网络时间服务:SNTP(Simple Network Time
Protocol)校时软件服务
和“时光灵活”服务。网络授时精度一般为几十微秒~几百毫秒。

国家授时宗旨SNTP校时服务的IP地址是210.72.145.44。“时间灵活(提姆(Tim)efairy)”实际上一种网页时间校准服务,登陆时间灵活页面http://www.time.ac.cn/times/timefairy.htm即可。

7.电话授时

利用电话网络传送标准时间称为电话授时。近年来,国家授时中央通过电话公用网络提供时间服务的不二法门包蕴:通过专用电话时码接收机情势;总结机+调制解调器的形式(ACTS);电话语音报时服务。

透过专用电话时码接收机,联入电话线端子,通过拨打国家授时中央的劳务专线029-83890342,即可自动获取专业新加坡时间显示和出口,授时精度10微秒。

电脑+调制解调器格局又称自动总计机时间服务(ACTS:Auto Computer 提姆(Tim)e
瑟维斯(Service))。用户的总结机通过调制解调器与电话线路连接后,在指定网站(国家授时焦点“时间”科普网站http://www.time.ac.cn/serve/down.htm )下载专用拨号校时软件NTSCTIME,安装后,通过拨打国家授时主题的劳动专线029-83894117,即可一并校准用户本地电脑的钟表,授时精度10微秒。

国家授时中央语音报时服务服务专线:029-83895117。选用音频脉冲——“嘟”声作为秒信号提示音,使用户极为便利开展校时,报时误差小于1秒。


原子谐波振荡运动。当以天体运动为根基的微观时间标准不可以适应科学进步须要的时候,人们的认识又向着另一个大方向——微观世界发展,开始了时光测量的又一个新历程。

大家精晓,原子尽管很小,但它里面却是一个很复杂的世界。每个原子都有一个原子核,核外分层排布着高速运转的电子。当原子受到X射线或电磁辐射时,它的轨道电子可以从一个地点跳到另一个地方,物理学上称此为“跃迁”。跃迁时,原子将收受或释放一定能量的电磁波。那类电磁波同单摆一样,是一种周期运动,只是它振荡周期更短、更稳定罢了。既然如此,大家能不可能像成立摆钟那样,利用原子的振动做出原子钟呢?那是20世纪初期数学家们可以谈论的题材。到了1953年,英国国家物理实验室首先使用铯原子跃迁振荡运动做出了铯原子钟。此后,其它类型原子钟相继问世。人们习惯上把原子钟确定的时光称为原辰时。1967年2月,在印度圣地亚哥举办的国际计量大会正式把由铯原子钟确定的原龙时定义为国际时间标准。

当代国际时间标准

当代国际时间的测算标准是国际原未时。它的主干单位是秒。一个原卯时秒的长度是铯原子跃迁振荡9192631770周所持续的小运。更长的小运单位由秒的丰裕而得。

国际原辰时由设在香水之都的国际权度局(BIPM)建立并保持。BIPM分析处理全球约50个时刻实验室的200多台原子钟数据,获得综合时间尺度——国际原卯时。中国科高校国家授时宗旨涉足国际原龙时的确立。方今,国家授时中央有19台铯原子钟和4台氢原子钟的数量定期传送给BIPM,是对国际原丑时的创建和保证作出贡献的关键实验室之一。

原蛇时秒长稳定,但每天没有物理内涵。世界时恰好相反,由于地球自转速度逐步减慢、季节性不均匀变化等元素,它的秒长不均匀,但它的每天对应于阳光在天宇中的地点,反映地球在上空旋转时地轴方位的浮动。那不单与人们的平时生活密切相关,而且具有关键科学使用价值。大地测量、天文导航和空间飞行体的跟踪、定位等领域,必要驾驭眨眼之间间地球自转轴在上空中的角地点,即世界时时刻;而精致校频、音信传输等应用领域,则必要均匀的大运间隔,即必要秒长稳定的原牛时。

而是,时间服务部门一般不可能以同一个原子钟为根基发播时号,同时知足性质完全两样的那二种须求。于是就涌出原未时和世界时怎么样协调的题目。

经有关国际学术协会的议论协商,近年来的协调艺术是:在1958年底,调整原子钟,使原未时和世界时的每天一致,然后原子钟运转积累原寅时。由于地球自转不均匀,原龙时和世界时的随时差就会增大。当以此差值接近0.9秒时,人为拨动原子钟,使其扩大或裁减1秒,即执行所谓的“闰秒制”,使原鼠时时刻始终靠近世界时。那样拿到的时间尺度称为“协调世界时(UTC:Coordinated
Universal
提姆e)”。从1972年起,协调世界时被确定为天下的法定时间和国际民用时间标准。

时下,世界各国时间服务机构提供的科班时间,都是协调世界时。

中国正规时间

神州现代时间标准是中国科学院国家授时主旨(英文缩写为NTSC)建立并有限支撑的原牛时正式,其学问代号记为TA(NTSC),民用时间标准也是由该中央建立并保证的协调世界时,记为UTC(NTSC)。人们平常所说的神州标准时间,就是协调世界时UTC(NTSC)。

中国科大学国家授时中央选用一组原子钟(方今为19台铯原子钟,4台氢原子钟),通过测量比对和算法设计,建立并保持着高精度中国原猪时标准TA(NTSC)和协调世界时标准UTC(NTSC),并由此卫星与世界上重中之重时间实验室保持定期时间比较。

当前,TA(NTSC)和UTC(NTSC)的准确度优于3×10-13,稳定度保持在10-15量级。国家授时大旨保持中国协调世界时UTC(NTSC)与国际协调世界时UTC之差一度决定在±50阿秒以内,即|UTC-UTC(NTSC)|<50ns。方今,在满世界50三个日子实验室中,能落得那样水平的有8个,分别是:United States海军天文台(USNO)、美利哥标准技术研究院(NIST)、德意志联邦共和国物理技术商讨所(PTB)、中国科高校国家授时中央(NTSC)、东瀛国度情报和通讯技术研商所(NICT)、英国江山物理实验室(NPL)、瑞士联邦联合实验室(CH)、俄国时空计量切磋院(SU)。

为越来越升级时间标准自主保持能力,国家授时中央正在入手研制实验室铯原子喷泉钟,安顿二零一零年建成,秒稳达到1~2×10-13,日稳1~2×10-15,准确度1~2×10-15。

规范时间的传递

确立并维持某种时间标准,通过自然措施把象征那种专业的时间新闻传送出来,供应用者使用,这一整套行事,在国外叫时间服务(提姆e
Service(Service)),在中国名叫授时。授时这一称谓,或许缘于《上大夫·尧典》中“乃命羲和。钦若昊天,历象日月星辰,敬授人时”那段文字。

授时有着长期的野史。它随科学技术的腾飞而不断进步。


 

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