时标的技术指标

出处：按学科分类—工业技术 企业管理出版社《计量专业工程师手册》第454页（2980字）

时标的技术指标主要有两个，一是准确度，是指所用的时间单位秒与定义值的偏离程度，它直接决定着时标给出的时刻相对理想时标上时刻的偏离情况；二是稳定性，是指所给出的时间间隔彼此一致性的程度。

时标计算后，它的保持和应用最终都是用一台具体的时钟来实现。一般都是用原子钟。当然也可用石英钟，但所给的技术指标都是较低的。这样，时标的技术指标就转换到数字时钟的技术指标。

1．钟的读数

时钟的读数就是给出的时刻。读数是对秒信号连续累积得到。秒信号是由主振器经过分频产生的，所以实际上对主振器的振荡信号连续累积。设主振器的实际频率为f，标称值为f₀，t为理想时标的时刻。则从t=0开始到t时刻，时钟的读数为

对于此式需加以说明。t为理想时标的时刻，而T(t)是一台具体时钟在t时给出的时刻。积分值是累积的振荡次数，为主振器周期的标称值，即每振荡一次，该钟给出的读数就是1个τ₀，而实际周期并不等于τ₀。显然，只有当实际值一直等于标称值时，才有T(t)=t，即为理想时标。

2．钟的读数差、钟速

主振器频率标称值相同的两台钟A与B在理想时刻t时的读数差为

钟差的获得，如果差值大于1秒，则可从钟面上读出：小于1秒时，则要测量两个秒脉冲之间的时间间隔。如图8．7－5所示。两个秒脉冲对应的钟的读数是相同的。

图8．7－5 钟的读数差

图(a)表示A钟读数超前B钟，则ΔT_AB＞0，图(b)表示A钟滞后B钟，则ΔT_AB＜0。

钟差对于时间的变化率，称为两台钟的相对速率。

瞬时速率

平均速率

(8.7-6)

τ=t₂－t₁

由此看出，平均速率即为两台钟的平均频率偏差。

钟速的单位一般为μs／d和ns／d

如果两台钟的相对速率为

R(t)=1μs／d

则相对频率偏差为

y_(t)=1×10^－6s／86400s≈1．1×10^－11

一台钟相对理想钟或频率准确度高一个数量级的参考钟的速率，称为这台时钟的准确度，实际上就是主振器频率的准确度。

3．钟的稳定度

钟的稳定度是指所给出的时间间隔的起伏程度。也用Allan方差的平方根表征。

设τ=T_a(t+τ)－T_a(t)为所给的时间间隔。参考钟给出的间隔为τ₀=T_r(t+τ)－T_r(t)，则

由此得

δ²(τ₀)为参考钟的稳定度，比δ²(τ)小一个数量级，故有

δ(τ)=δ_y(τ)·τ (8．7－7)

其中δ_y(τ)就是取样时间为τ时的频率稳定度。δ(τ)称为时间间隔的稳定度。

4．时钟偏差的估算

时钟是用来保持标准时间的，要求给出的时刻与统一的标准时标的时刻偏差应尽可能的小。为此，应经常的用标准时标信号进行校准，但在两次校准之间，时刻偏差将按时钟本身的速率变化。如果主振器用的是晶振，由于晶振频率存在老化，又使时刻偏差出现加速率。设在t₀时，时钟相对参考钟校准后的偏差为ΔT(t₀)，则到t时，钟差可用下式估算

y(t₀)为t₀时，主振器频率的相对偏差，钟的速率

D为频率老化率，钟的加速率。

估算时注意单位。

若ΔT(t)用μs作单位，t用天(d)为单位

则y(t₀)的单位为μs／d

D的单位为μs／d²

例如

【参考文献】：

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［3］黄秉英等，时间频率的精确测量，计量出版社，1986。

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