本来写一个建立时间试验室的帖子，先把其中的问题和解答（q&a）贴出来分享，问题和疑问请多指教。 q1. 你为什么要开这样一个帖子？有什么用？a1. 一个字：玩。两个字：爱好。五个字：吃饱了撑的q2. 追求高精度的时间和频率到底有什么用途？a2. 用途比较多，其实人们对精度的追求总是无止境的。可以：- 做一个时钟，多少年也不差1秒。至于几万年不差一秒也许是我们用不到的，但做到50年不差一秒还是有实际意义的，那样你的表就永远不用调整了，这相当于6e-10。
- 频率计等仪器的精确校准
- 与类似高精度的时间频率基准做对比。比如有一个高级信号发生器，还有一个温补晶振，到底哪一个好？
- 测量晶体振荡器的各种不稳定因素，比如老化率、温度特性。
q3. 如果我有个8位的频率计，在测量10mhz信号时，要求最末一位也是准确的，那么对频率基准的稳定性有什么要求？a3. 8位频率计是最常见的频率计，测量10mhz十显示10,000,000hz，因此，1秒的采样时间就足够，要求频率基准误差不超过0.5hz，即5e-8。如果允许最末1位跳动+/-1个字，那么实际上要求就是1e-7，即0.1ppm。假设用10秒闸门，那么分辨力提高了10倍，要求就更高了。这个要求对于温度补偿晶体，就很难达到，因为不仅要校准后准确，而且要求这种准确度要保持很长时间。因此，需要恒温晶体振荡器（ocxo），比如日稳定3e-9的，一个月最差漂移为1e-7（但也有可能一年才漂移1e-7）。 q4. 一般用什么来衡量准确度或稳定性呢？a4. 一般用三种方法：- ppm，ppm是parts per million的缩写，意思为百万分之一，即10的负6次方。
- ppb，ppb是parts per billion的缩写，意思为十亿分之一，即10的负9次方。1ppm = 1000ppb。
- 科学表示法，即直接用10的负多少次方来表示，例如5.3乘10的负8次方可以写成5.3 x 10e-9，简写为5.3e-9
举个例子，一个晶体日稳定度是3 x 10 -8，记为3e-8，那也就是0.03ppm/日，同时也是30ppb/日。 q5. 我想做个时钟，要求每年不差1秒，需要什么样的基准？ a5. 一年有大约有31500000秒，因此一年差一秒就是0.3ppm，也是300ppb，也是3e-7。尽管这个指标好像不高，但稳定的基准是关键。很多稳定度不到10ppb的晶振，是每天的稳定度，最坏的情况下每年要乘上100多倍，1年以后频率就很可能漂移到1ppm了，那就是每年3秒了，因此必须寻找年稳定度不超过0.5ppm的晶体才可以。 q6. 目前可以做内部基准的东西都有那些？稳定度如何？a6. 可以做内部基准的有以下几种：- 温度补偿晶体振荡器，简称tcxo，年稳定度大约是几个ppm到零点几个ppm。温度稳定性也类似，用这样的晶体做电子表，年差几秒。
- 恒温晶体振荡器，简称ocxo，年稳定度大约是0.01ppm到0.5ppm。温度稳定性也类似，用这样的晶体做电子表，年差一般不到1秒。
- 铷钟或者铷模块，属于原子钟，年稳定是1ppb左右，相当于300年差1秒
- 铯钟，属于原子钟，年稳定是0.01ppb左右，相当于3万年差1秒
- 氢钟，属于原子钟，年稳定是0.00001ppb左右，相当于每年差几微秒
- 还有更高的。
q7. 我已经有了比较稳定的ocxo，如何校准呢？a7. 是的，准确度和稳定度是两个概念。上面的问题是讨论稳定度的，而这里要涉及如何把频率调节准确。假设没有稳定度作为前提，调节再准确也是没有用的，因为很容易就变化了。校准的方法有多种：- 采用专用gps时钟、频率基准，准确度高且价格不算贵，可以达到1e-10以上。例如hp58540a，直接输出标准的10mhz信号。
- 采用带有10khz输出的gps模块，频率准确度根据我自己最近的测量可以达到1e-9。如果您已经有这样的模块，直接找到10khz输出即可。用等精度的频率计测量对比就可以完成校准。但如果没有等精度的频率计，那么10秒闸门也只能度到10,000.0hz，只有6位，最多能校准到10ppm。这个时候可以用双通道示波器来同时观察10khz和另外需要校准的10mhz/5mhz波形，人为校准。
- 用彩色电视中央电视台的副载波信号。这个频率为4.43361875mhz的信号已经在中央电视台与中国计量科学院的铯钟保持同步，准确度为1e-12。参考：http://www.hellocq.net/forum/showthread.php?t=40755
- 接收“标准时间标准频率发播台”的10mhz信号。发射台在陕西，呼号为bpm，时间精度1e-3秒，频率精度1e-8。可以采用多级选频直放（注意隔离和泄漏以防反馈），直接得到10mhz的信号。参考：http://www.time.ac.cn/jianjie/1.htm
- 找人校准自己的ocxo。有以上校准能力的火腿可以帮忙。不过，校准后经过运输等，频率可能有少许变化。电调节的，需要事先装好电位器。这种校准的方法估计可以达到1e-8。
- 利用成品带有频率基准的东西，例如高精度频率计、合成信号发生器、高档电台等进行校准。
q8. 频率比较和传递需要用什么设备？a8. 频率计就够了。普通的8位最高可以分辨到1e-8，好的9位的到1e-9。hp53131a实际上是12位的，每秒可以达到10位。用于频率频率比较和传递的频率计需要有如下特点：- 分辨位数高，最好为9位以上。
- 时间分辨快，最好为亚纳秒的，例如hp53132a为0.15纳秒。
- 计数快，每秒最好10位以上。
其它参看：- 一个老外自己的站点，爱好时间基准多年，设备多技术强： http://www.leapsecond.com/
- 恒温晶振和铷钟生产大家temex，
（其中第一个lcr-900是售价小于900美金的产品，体积0.23升）
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