锶原子冷却与光晶格装载

锶原子光钟冷却实验实现原子由一级宽带冷却到二级窄线宽冷却转移二级冷却后原子温度约为2μK;晶格激光在原子冷却过程中始终开启,实现原子边冷却边装载。     

冷原子喷泉的改进与应用

论述了冷原子喷泉的改进与应用,评述了冷原子喷泉二十年发展的进步,展望了冷原子喷泉研究和发展的前景。     

原子自旋陀螺气室加热电磁噪声抑制实验研究

原子自旋陀螺仪作为目前最新一类陀螺仪,具有超高的理论精度。碱金属气室是原子自旋陀螺仪承载原子自旋的敏感表头。通过电加热使碱金属达到饱和蒸气压,但是电加热过程中会引入电磁干扰等噪声,进而影响原子自旋陀螺仪的精度和灵敏度。为减小碱金属气室加热的电磁噪声对原子自旋陀螺仪的影响,从加热器结构与加热驱动信号2个方面进行了电磁噪声抑制实验研究。设计了具有磁场噪声抑制作用的异形加热膜,使高频正弦波作为加热驱动信号,构建了碱金属气室集成化无磁电加热单元。通过实验验证,系统的等效磁场噪声优于17 fT/Hz1/2,气室内部的温度稳定度优于±0.006 ℃,为原子自旋陀螺仪的性能提升提供了可靠保障。      

原子重力仪动态测量系统中加速度计的现场标定

加速度计可用于原子重力仪的振动校正,抑制振动噪声的干扰,提高原子重力仪的动态测量精度,是测量系统中不可缺少的一部分。为了获得更高的器件精度,在使用前需对加速度计误差进行标定。本文结合原子重力仪动态测量系统,基于加速度计重力矢量模不变原则,将加速度计置于稳定平台多个姿态下测量,对比原子重力仪高精度重力输出,建立代价函数。为了避免迭代方法耗时长、对初始值依赖较大等问题,对代价函数进行简化,推导了线性模型,采用最小二乘方法计算零偏、标度因数和非正交系数等标定参数。开展仿真试验,探究加速度计噪声水平,加速度计姿态数量以及参数初始值对各标定方法的影响,初步证明了本文方法的有效性和精度优势。进一步开展码头系泊条件下的实测试验,结果表明,标定后加速度计输出矢量模的平均值从1.0035 下降到1.0001 ,更接近重力加速度参考值 ,且标准差下降了70.5%。     

量子真空标准研究进展

2018 年,国际计量局将对国际单位制7 个基本量进行重新定义或重述。基于光学方法的真空计量新方法、新概念进一步发展,促进真空计量标准向量子化迈进,对真空基本量复现以及今后真空国际单位制的重新定义（由压力的SI 单位帕斯卡（Pa）向气体密度单位（mol/m3 或分子个数/m3,变化）具有重要意义。与传统计量技术相比,利用光学方法所建立的量子真空计量标准具有不需要自校、溯源链零长度、响应快、准确度高、可在多个地点及不同时间复现等优点,为真正意义上的绝对原级标准。本文介绍了美国国家标准与技术研究院（NIST）、德国联邦物理技术研究院（PTB）及瑞典国家测试和检定研究院（SNTRI）等机构开展的基于折射率、吸收光谱、冷原子3种光学方法的新一代量子真空计量标准研究进展,对原理、关键技术及难度挑战进行了阐述和分析。     

沉积环境下气膜冷却效率的实验

为了研究燃气涡轮叶片表面污染物沉积对气膜冷却的影响,通过将熔融石蜡喷入到小型风洞中,来模拟真实涡轮中的污染物,用平板近似代替涡轮叶片,在高温主流和低温冷流掺混的情况下,观察不同孔径和粗糙度对实验件表面颗粒物沉积的影响,以及在石蜡沉积后气膜冷却效果的变化趋势。结果表明,相同实验条件下,随着孔径的增大,气膜冷却效率逐渐增大,孔径为10 mm时的冷却效率比5 mm时的高6%左右,同时,平板表面的石蜡沉积逐渐减少,厚度相差0.15~0.20 mm;随着平板表面粗糙度的增加,气膜冷却效率逐渐下降,而石蜡沉积逐渐增多;较石蜡颗粒沉积前,沉积后的气膜冷却效率有较大的下降,效率相差5%左右。      

基于冷原子的量子真空计量技术研究进展

在国际单位制量子化变革背景下,随着激光冷却碱金属原子技术的发展,基于冷原子的真空测量技术研究成为实现超高/极高真空范围量子化测量的突破点。本文对基于冷原子的真空测量方法进行原理解析,分析该方法的优缺点,并介绍了国内外计量机构对基于冷原子真空测量装置的研究进展情况,及项目组设计的基于冷原子量子真空测量装置原理及运作方式。综上可知,基于冷原子的量子真空测量方法在超高/极高真空计量领域具有独特优势,是实现超高/极高真空范围量子化真空测量的研究热点。结合基于冷原子的量子真空测量装置和ab-initio算法,将成为超高/极高真空计量领域原级标准的测量方法之一。     

内冷却紧凑式固体除湿器实验研究

在叉流板翅式换热器结构基础上,研发制作了一种粘贴型内冷却紧凑式固体除湿器,并对这种新型除湿器的性能进行实验研究.除湿器使用硅胶作为吸湿剂,通过导热胶将硅胶颗粒粘贴在除湿器主边的气流通道壁面上.实验分为4组,分别在高湿度和低湿度环境工况下,测试本文研制的除湿器在有内冷却和无内冷却条件下的除湿运行效果以检验内冷却气流对除湿器性能的影响.实验表明,内冷却紧凑式固体除湿器工作性能优良,在除湿器有内冷却的条件下,工作周期内除湿器的平均除湿量显著提高.在高湿度条件下,硅胶在20min内的动态吸湿率可达12.4%,高于目前已知的常压下硅胶对水蒸汽的动态吸湿率.      

沉积环境下涡轮叶片前缘气膜冷却的实验研究

为研究沉积物对涡轮叶片前缘气膜冷却的影响,实验采用石蜡沉积模拟真实沉积。通过改变主流的温度、气膜孔射流角度及气膜孔孔径,观察了沉积环境下气膜冷却效率及沉积率的变化规律。实验结果表明:颗粒物沉积在障碍物表面的形貌受到主流温度的影响较大,当主流温度接近颗粒物熔点时,沉积覆盖最明显。在相同实验条件下,随着射流角度增大,单个气膜孔覆盖区域减小,气膜冷却效率下降,沉积前后,射流角度25°和65°的气膜冷却效率最大相差2%和5.6%,沉积率随射流角度的增大而升高;随着孔径增大,气膜冷却效率先降低后升高,其中4.5 mm孔径无论是否沉积,气膜冷却效率均最高,比3 mm孔径的气膜冷却效率高3.6%和3.2%。沉积率在孔径3 mm时最低。      

旋转数对凸表面气膜冷却影响的实验分析

采用圆弧模型,测量了旋转状态下凸表面气膜冷却效率 η _ad和换热系数 h _f的分布规律,重点研究旋转数 Rt=ωD/u_∞ 对气膜冷却的影响.叶片表面温度采用先进的液晶测温技术进行测量.结果表明:①在旋转离心力和哥氏力的共同作用下,气膜轨迹向高半径方向发生了明显的偏移,并且转速越高偏移角度越大;②旋转使得气膜冷却效率降低,换热系数上升;③在旋转状态下,气膜发生了分离再附壁的现象.     

利用小波包分解算法进行原子钟信号的消噪处理

高准确度时间在国防、科研等领域正在发挥着日益重要的作用 ,要提高计算原子时的准确度 ,消除原子钟信号的噪声是关键的步骤之一。为此 ,我们利用小波包分解算法对原子钟信号进行了必要的消噪处理 ,这样我们得到了平稳的原子钟信号 ,利用这些数据重新计算国家授时中心原子时TA(NTSC) ,计算结果表明经过消噪处理提高了TA(NTSC)稳定度和准确度 ,可以考虑进一步在我国的地方原子时计算中采用该方法。     

原子氧及紫外线对O形圈泄漏率影响的研究

运用地面模拟设备对硅橡胶材料O形圈进行了原子氧暴露、紫外线辐射实验研究；利用测压法进行了O形圈在原子氧暴露及紫外线辐射前后的泄漏率比对实验，并对实验前后O形圈进行了扫描电镜分析。实验表明：原子氧和紫外线辐射对O形圈的表面状况及泄漏率均有明显影响。     

不连续观测数据对计算的原子钟稳定度影响研究

为评估原子钟稳定度,通常采用连续的、均匀的采样数据计算阿伦方差或哈达玛方差。在实际工程计算中,由于观测粗差剔除、测量仪器中断、卫星不可见等原因,经常导致原子钟的观测数据在时间上不连续,给原子钟稳定度评估带来影响。文中比较了不连续观测数据的几种常用处理方法,包括线性插值补齐、B样条插值补齐、不插值直接计算哈达玛方差等方法,分析了各处理方法对阿伦方差和哈达玛方差的计算影响,研究中断数据长度与稳定度评估的影响关系。采用的氢钟观测数据,对不连续观测数据的影响和处理效果进行统计和分析,将稳定度计算结果、计算精度损失比与理论分析进行对照和检验,得出了有益的结论。     

佘山VLBI站本振系统的性能评定

氢钟是甚长基线干涉仪(VLBI)中的一个关键系统。主要介绍与国际VLBI联测而建立的高质量频率标准的性能及氢钟的联接与技术要求。     

利用OH夜气辉反演原子氧数密度时输入参数的不确定度对反演结果的影响

借助OH夜气辉辐射的光化学模式,由OH夜气辉辐射反演中间层-低热层区域的原子氧数密度时,输入参数的不确定性将导致反演得到的原子氧数密度具有不确定性.以在sudden death猝灭模式下通过OH(8-3)振动带体辐射率反演原子氧数密度为例,分别研究了大气参数和OH气辉辐射率的不确定度引起的反演不确定度、化学反应速率常数的不确定度引起的反演不确定度,以及所有输入参数的不确定度共同引起的反演不确定度,找出其不确定度对反演结果影响最大的参数.结果表明,三种反演不确定度均随着高度的升高而增大,温度和体辐射率的不确定度对第一种反演不确定度的贡献最大,反应速率常数b(8)和A(8-3)、的不确定度对第二种反演不确定度的贡献最大.     

原子氧对航天器表面材料作用的数值模拟

对氏地球轨道环境对航天器表面材料的影响和航天器表面材料的低地球轨道环境寿命评定方法进行了介绍;并对低地球轨道环境和地面试验环境下,有无保护涂层的业胺所受冲蚀作用进行了成功的数值模拟,获得了具有工程应用价值的数值计算结果。该工作对航天器的设计具有指导意义。     

星地激光时间比对在卫星导航系统中的应用

星地精密激光时间比对具有精度高、系统误差少等优点,因此利用星地精密激光时间比对,不但可以对无线电时间比对进行外部精度检验,而且可以检验并分离无线电伪距测量的系统误差,分析检测设备时延的不稳定性和卫星钟的中短期性能指标,提高卫星钟差的预报精度。     

两种方差在铷原子频标长稳测量中的比较分析

人们通常用阿仑方差 (AllanVariance)来表征原子频标的频率稳定度。在国外 ,测量铷原子频标长期频率稳定度时 ,除采用阿仑方差外 ,也通常运用哈达玛方差 (HadamardVariance)进行表征。本文简要介绍了哈达玛方差和阿仑方差 ,以及两种方差在铷原子频标日频率稳定度测试中的具体应用 ,并对测量结果进行了比较分析。     

Statistical properties of the IMF clock angle in the solar wind with northward and southward interplanetary magnetic field based on ACE observation from 1998 to 2009: Dependence on the temporal scale of the solar wind

Utilizing ACE satellite observations from 1998 to 2009, we performed the elaborate study on the properties of the clock angle θ_CA (arctan(By/Bz) (?90° to 90°) of the interplanetary magnetic field (IMF) in the solar wind at 1?AU. The solar wind with northward IMF (NW-IMF) and southward IMF (SW-IMF) are analyzed, independently. Statistical analysis shows that the solar wind with SW-IMF and NW-IMF has similar properties in general, including their durations, the IMF Bz and By components, and the IMF θ_CA. Then, the solar wind with NW-IMF (SW-IMF) is classified into five different temporal scales according to the duration of the NW-IMF (SW-IMF), i.e., very-short wind of 10–30?min, short-scale wind of 0.5–1?h, moderate-scale wind of 1–3?h, long-scale wind of 3–5?h, and super-long wind >5?h. Our analysis reveals that the IMF θ_CA has a distinct decrease with increase of the temporal scale of the solar wind. Next, the solar wind is classified into two groups, i.e., the high-speed solar wind (>450?km/s) and the low-speed solar wind (<450?km/s). Our analysis indicates that the IMF θ_CA depends highly on the solar wind speed. Statistically, high-speed solar wind tends to have larger IMF θ_CA than low-speed solar wind. The evolutions of the solar wind and IMF with the solar activity are further studied, revealing no clear solar variation of the IMF θ_CA. Finally, we analyze the monthly variation of the IMF θ_CA. Superposed epoch result strongly suggests the seasonal variation of the IMF θ_CA.