时间频率的现状及意义

在中国计量院的时间频率研究室，有我国的国家时间频率基准，无论是电视台的时间信号还是千千万万台时钟；无论是卫星、导弹的发射还是无线电通信、交通运输，所运用的时间最终都溯源到这里。“这个恒温房间里存放的就是我国的时间频率基准钟组，共有两台氢钟、两台铯钟，它们一起构成了我国的守时钟组。”研究室主任张爱敏介绍。

时间是国际单位制中7个基本物理量之一，是目前所有物理量中准确度最高的物理量。时间频率作为最准确的基本物理量，一直在国防建设、国民经济和人们日常生活中起着重要作用。早在春秋时期，我国就有借日测影计时一说，用尺子测量影子的角度和长度来确定时刻，以此来推算出一年中的24节气。在民间还有燃烧长短、粗细相同的香来计时，一天能燃几柱香，如民间流传的“一柱香工夫”等。北京故宫保和殿还保存着铜壶滴漏计时用的4个铜壶，是以水位、容量、刻度来计时，如在壶中直立箭刻度的尺，分为一天一百刻，一刻相当于864秒，与现在的一刻钟相差36秒。现在，我国已经拥有了独立完整的时间频率体系，中国计量院保持的标准时间已经接近1300万年不差1秒。

时间频率和国民经济密切相关，目前，国内通信网同步要求频率准确度<1×10-11。现代化的导航技术也是建立在高准确度的时间频率技术基础之上的。中国计量科学研究院已经建立了原子频率基准[实验室型原子钟]和原子时间标准[UTC(NIM)]；研究中的新一代原子频标，其设计准确度可进入-15量级，有了高准确度的原子频标之后，下一个重要任务就是建立相应的传递体系，使国民经济各行业得到有效的高准确度时间频率服务。

时间频率作为一个重要的基本物理量在国民经济、国防建设和基础科学研究中起着重要作用。时间与频率互为倒数。

它的主要特点有：时间频率是目前最准确的基本物理量，准确度已经进入10-15量级。许多其他物理量，例如长度的米、电学的电压都可由时间频率导出。它是基础物理学研究的一个重要方面。近十年来的诺贝尔物理奖有三个和时间频率标准有关。

时间频率有着良好的传递性，可用电波传播而保持很高的准确度，是现代导航技术的基础。美国**的GPS系统（全球定位系统）和俄罗斯的GLONASS系统（全球导航卫星系统）就是利用这一特点，综合卫星和电脑技术建成的。在海湾战争和北约空袭南联盟过程中GPS系统发挥了不可替代的作用。

它和人民大众的日常生活密切相关，试问在今天的世界上谁能离开准确的时间？正是由于时间频率如此重要，主要发达国家政府投入巨资研究开发相关技术，以求保持**地位。中国计量科学研究院保存着中国时间频率的计量基准。原子时标始建于1980年，利用连续运转的商品型原子钟，3台铯原子钟和两台氢原子钟组成一个钟组，通过加权平均计算得出本地原子时，由此导出国家的标准时间——北京时间。其正式代号为UTC(NIM)，并参加国际原子时（UTC）合作，同时由计量院保存的铯原子频率基准对准确度进行校准。现在的指标为：时刻偏差的不确定度为100ns，频率的不确定度为5×10E-14。中国计量科学研究院现提供时间频率传递服务，包括电视发播标准时间系统、网络（Internet）授时、电话授时、GPS实时监测、以及各种频率源和测量仪表的检测和校准。

一个国家的时间频率计量水平，不仅体现着一个国家的国力和科技发展水平，同时也体现着一个国家的自尊自强。“一个国家时间频率的精度与钟组相关，更与其算法相关。”张爱敏说。我国的时间频率基准从上世纪80年代初就开始作为国家基准，一直连续不断地履行着它的职能，其稳定度和准确度不断提高。目前，这套系统直接溯源到我国最先进的铯原子喷泉时间频率基准（NIM5）。也就是说，受NIM5喷泉钟的驾驭，守时系统更加稳定，更加精确。这个技术方案，在国际上也是首次付诸实施并取得成功。

尖端武器、航天系统、导弹与火箭的发射及跟踪，都需要高精度的时间和时间测量，同时要求高稳定度和高准确度的频率控制。在现代武器装备中，导弹、飞机、舰船等都安装了精密传感器装置，用以接收装有全球定位系统的卫星发来的信号，而武器上的计时器就是用来计算信号从卫星到接收器所用的时间来确定自身位置的，从而校正航向，准确地击中目标。所以要使导弹命中率高，就是要提高计时器的准确度，否则就会出现“差之毫厘，谬以千里”的恶果。美国的一位科学家说，如果一枚导弹的计时器的误差是十亿分之一秒（1×10-10）的话，导弹的误差则是10英尺（相当于3米）。

对航海的人来说，准确的计时是至关重要的，一艘轮船在浩瀚无际、天水一色的大海上航行，如果只靠手表来定位是十分危险的，因为一秒钟的误差就会使船的航向偏离400米。在对接试验中，如果频率标准不统一，应答机和雷达频率要产生2兆赫的误差，就可能失掉联络以致无法进行控制。核潜艇远航定位，就是靠接收来的无线电波与发射无线电波之间的延迟时间来确定的，如果时间相差1微秒（10-6秒），将产生300米距离的偏差，也就无法击中目标。在我国自行研制的通讯卫星上，发播标准时间频率是目前世界上极为重要的一项先进技术，其主要优点是占用卫星功率少、与电视及广播通讯等兼容、有很强的抗干扰能力，它能使定时精确度达到0.5毫微秒，还可用10米，甚至3米~5米的小型地面站接收。

在军事上，标准时间频率对舰艇、潜艇、飞机的导航和定位、火箭打击和跟踪目标，都有重要的作用。所以，世界各国都极为重视时间的准确度，千方百计地使计时器跟地球的转速保持极限的同步，科学家们不停地关注着地球的自转速度。根据铯原子和氢原子的固有振动频率极为稳定的原理，来调整原子钟跟地球转速的误差。

西安同步电子有限公司现提供时间服务器、秒表检定仪、标准同步时钟、时统设备、IRIG-B码产品、PCI授时卡、脉冲分配器、高稳晶振、铷原子频率标准（GPS/北斗驯服）、多通道时间间隔侧仪、相位计、频稳测试仪、PYP精密时钟等。需要关于时频类产品可登录我们官网（www.syn029.com）与我们销售联系。