精度最高的计时仪器是啥？

Posted 2023-04-17

精确度最高的计时工具是原子钟，目前世界上最准确的原子钟一百万年积累起来的误差。

根据原子物理学的基本原理，原子是按照不同电子排列顺序的能量差，也就是围绕在原子核周围不同电子层的能量差，来吸收或释放电磁能量的。这里电磁能量是不连续的。当原子从一个“能量态”跃迁至低的“能量态”时，它便会释放电磁波。

这种电磁波特征频率是不连续的，这也就是人们所说的共振频率。同一种原子的共振频率是一定的—例如铯133的共振频率为9 192 631 770Hz。因此铯原子便用作一种节拍器来保持高度精确的时间。

中国古代的计时的仪器和工具

一、圭表

又称，日晷，日规。圭表中的“表”是一根垂直立在地面的标竿或石柱；“圭”是从表的跟脚上以水平位置伸向北方的一条石板。每当太阳转到正南方向的时候，表影就落在圭面上。量出表影的长度，就可以推算出冬至、夏至等各节气的时刻。表影最长的时候，冬至到了；表影最短的时候，夏至来临了。它是我国创制最古老、使用最熟悉的一种天文仪器。

二、刻漏

又称漏刻、漏壶。漏壶主要有泄水型和受水型两类。早期的刻漏多为泄水型。水从漏壶底部侧面流泄，格叉和关舌又上升，使浮在漏壶水面上的漏箭随水面下降，由漏箭上的刻度指示时间。后来创造出受水型，水从漏壶以恒定的流量注入受水壶，浮在受水壶水面上的漏箭随水面上升指示时间，提高了计时精度。

参考技术A

铯原子钟。

利用铯原子内部的电子在两个能级间跳跃时辐射出来的电磁波作为标准，去控制校准电子振荡器，进而控制钟的走动。这种钟的稳定程度很高，最好的铯原子钟达到2000万年才相差1秒。

在国际上，普遍采用铯原子钟的跃迁频率作为时间频率的标准，广泛使用在天文、大地测量和国防建设等各个领域中。

扩展资料

原理

铯原子喷泉钟采用的是1997年获得诺贝尔物理学奖的“激光冷却和囚禁原子原理和技术”，精度高、结构复杂、难度大。

为了制造原子钟，铯原子会被加热至汽化，并通过一个真空管。在这一过程中，首先铯原子气要通过一个用来选择合适的能量状态原子的磁场，然后通过一个强烈的微波场。

微波能量的频率在一个很窄的频率范围内震荡，以使得在每一个循环中一些频率点可以达到9,192,631,770Hz。精确的晶体振荡器所产生的微波的频率范围已经接近于这一精确频率。

当一个铯原子接收到正确频率的微波能量时，能量状态将会发生相应改变。

参考资料来源：百度百科--原子钟

参考技术B

精确度最高的计时工具是原子钟，目前世界上最准确的原子钟一百万年积累起来的误差。

根据原子物理学的基本原理，原子是按照不同电子排列顺序的能量差，也就是围绕在原子核周围不同电子层的能量差，来吸收或释放电磁能量的。这里电磁能量是不连续的。当原子从一个“能量态”跃迁至低的“能量态”时，它便会释放电磁波。

原子钟的应用：

铷原子钟是中科院武汉物理与数学研究所研制的一款高精度、高可靠性同步时钟产品。

该时钟将高稳定性铷振荡器与GPS高精度授时、测频及时间同步技术有机的结合在一起，使铷振荡器输出频率驯服同步于GPS卫星铯原子钟信号上，提高了频率信号的长期稳定性和准确度，能够提供铯钟量级的高精度时间频率标准，是通信广电等部门替代铯钟的高性价比产品。

参考技术C

原子钟，是一种计时装置，精度可以达到每2000万年才误差1秒。

人们平时所用的钟表，精度高的大约每年会有1分钟的误差，这对日常生活是没有影响的，但在要求很高的生产、科研中就需要更准确的计时工具。目前世界上最准确的计时工具就是原子钟，它是20世纪50年代出现的。

原子钟是利用原子吸收或释放能量时发出的电磁波来计时的。由于这种电磁波非常稳定，再加上利用一系列精密的仪器进行控制，原子钟的计时就可以非常准确。

现在用在原子钟里的元素有氢（Hydrogen）、铯（Cesium）、铷（Rubidium）等。原子钟的精度可以达到每2000万年才误差1秒。这为天文、航海、宇宙航行提供了强有力的保障。

工作原理

每一个原子都有自己的特征振动频率。人们最熟悉的振动频率现象就是当食盐被喷洒到火焰上时食盐中的元素钠所发出的桔红色的光。一个原子具有多种振动频率，一些位于无线电波波段，一些位于可见光波段，而另一些则处在两者之间。

铯133则被普遍地选用作原子钟。将铯原子共振子置于原子钟内，需要测量其中一种的跃迁频率。通常是采用锁定晶体振荡器到铯原子的主要微波谐振来实现。这一信号处于无线电的微波频谱范围内，并恰巧与广播卫星的发射频率相似，因此工程师们对制造这一频谱的仪器十分在行。

为了制造原子钟，铯原子会被加热至汽化，并通过一个真空管。在这一过程中，首先铯原子气要通过一个用来选择合适的能量状态原子的磁场，然后通过一个强烈的微波场。微波能量的频率在一个很窄的频率范围内震荡，以使得在每一个循环中一些频率点可以达到9,192,631,770Hz。

精确的晶体振荡器所产生的微波的频率范围已经接近于这一精确频率。当一个铯原子接收到正确频率的微波能量时，能量状态将会发生相应改变。

在更远的真空管的尽头，另一个磁场将那些由于微波场在正确的频率上而已经改变能量状态的铯原子分离出来。在真空管尽头的探测器将打击在其上的铯原子呈比例的显示出，并在处在正确频率的微波场处呈现峰值。

这一峰值被用来对产生的晶体振荡器作微小的修正，并使得微波场正好处在正确的频率。这一锁定的频率被9,192,631,770除，得到常见的现实世界需要的每秒一个脉冲。

扩展资料：

应用领域

原子钟的发展已促成许多科学和技术进步，例如精确的全球和区域导航卫星系统以及在互联网上的应用，这些技术在很大程度上取决于频率和时间标准。原子钟安装在时间信号无线电发射器的位置。他们应用在一些长波和中波广播电台中，以提供非常精确的载波频率。

原子钟在许多科学学科中，如在射电天文学长基线使用干涉测量。

1、全球导航卫星系统

美国空军太空司令部运营的全球定位系统（GPS）提供了非常准确的定时和频率信号。GPS接收器通过测量至少四个但通常更多的GPS卫星的信号的相对时间延迟来工作，每个GPS卫星至少具有两个机载铯和两个铷原子钟。

相对时间在数学上转换为三个绝对空间坐标和一个绝对时间坐标。GPS时间（GPST）是一个连续的时间标度，理论上精确到大约14纳秒。然而，大多数接收器在信号中会失去准确性，并且仅精确到100纳秒。

2、格洛纳斯系统

俄罗斯航天集团运营的格洛纳斯系统（GLONASS）提供了全球定位系统（GPS）系统的替代方案，并且是第二个在全球范围内运行且具有相当精度的导航系统。GLONASS时间（GLONASST）由GLONASS中央同步器生成，通常优于1000纳秒。

与GPS不同，GLONASS时标像UTC一样实现闰秒精确。

3、伽利略定位系统

伽利略定位系统是由操作欧洲导航卫星系统管理局(GNSS)和欧洲空间局和附近实现全面运行覆盖全球。

欧洲GNSS服务中心于2018年3月发布的季度绩效报告指出，UTC时间传播服务精度为≤7.6纳秒，这是通过在过去12个月中累计样本并超过≤30纳秒的目标得出的。

每个伽利略卫星都有两个被动式氢微波激射器和两个铷原子钟，用于机载计时。伽利略导航信息包括GST，UTC和GPST之间的差异（以促进互操作性）。

4、北斗卫星导航系统

北斗卫星导航系统北斗2/北斗-3是由中国国家航天局运营。2018年12月27日，北斗导航卫星系统开始提供据报道的20纳秒定时精度的全球服务。

参考资料：百度百科-原子钟

参考技术D

铯原子钟。

它利用铯原子内部的电子在两个能级间跳跃时辐射出来的电磁波作为标准，去控制校准电子振荡器，进而控制钟的走动。这种钟的稳定程度很高，最好的铯原子钟达到2000万年才相差 1 秒。

在国际上， 普遍采用铯原子钟的跃迁频率作为时间频率的标准，广泛使用在天文、大地测量和国防建设等各个领域中。

扩展资料：

中国计量科学研究院自主研制的“NIM5可搬运激光冷却—铯原子喷泉时间频率基准”于2010年通过了国家质检总局组织的专家鉴定。

NIM5铯原子喷泉钟采用国际最新一代铯钟原理，独立研制设计了喷泉钟物理真空系统、激光光学系统和电子学系统，实现了多方面创新，达到性能指标：

年运行超过300天，连续30天准连续运行率大于99%，频率不确定度达到2×10-15，把中国时间频率基准的准确度提高到2000万年不差一秒，并在国际上首次实验实现喷泉钟直接驾驭氢钟产生地方原子时，这标志着中国时间频率基准的研究跨上了一个新的台阶。

2014年8月，NIM5成为国际计量局认可的基准钟之一，参与国际标准时间修正。这意味着一旦美国关闭GPS信号或不能使用国际校准数据，NIM5可独立“守住”中国原子时。下一代NIM6将达6000万年不差一秒。NIM6已经进入调试阶段。

NIM5已获得了重要应用。在国际上首次实验实现喷泉钟直接驾驭氢钟，产生中国计量院（NIM）原子时，既可以参与国际时间合作，在非常时期又可以独立运行。

喷泉钟驾驭氢钟产生NIM原子时，充分发挥了喷泉钟准确度高和氢钟可靠性高、稳定度好的优点，科学先进，资源利用合理。铯喷泉钟也将为中国北斗卫星的地面时间系统提供计量支持和服务。

VST 仪器中的“程序”是啥？

【中文标题】VST 仪器中的“程序”是啥？

【英文标题】：What are "programs" in a VST instrument?VST 仪器中的“程序”是什么？

【发布时间】：2016-03-23 16:42:54

【问题描述】：

我最近开始使用 jvstwrapper 和 juce 框架。 VST SDK 似乎对您的仪器有一些不同“程序”的概念。例如 jvstwrapper 和 juce 都有你继承的类来创建你的乐器。这些类需要实现许多方法。在这两种情况下，（在 VST SDK 中有详细说明），您必须实现方法“setProgram”、“getProgramName”、“setProgramName”、“getNumPrograms”等。我知道每个程序似乎都包含一堆仪器设置。但是在什么情况下它们实际上被使用了？再加上应该有多少？

【参考方案1】：

VST 程序类似于硬件 ROM 预设或 MIDI 程序更改消息。如果您熟悉较旧的合成器，硬件类比会更有意义，这些合成器通常会提供出厂预设，可以“拨号”然后进行相应调整。部分主机会将节目列表呈现为下拉菜单，方便用户快速浏览出厂预设。

关于插件可以拥有的程序数量，VST SDK 使用VstInt32（一个 32 位整数）作为程序索引。所以一个插件理论上最多可以有 2147483647 个可能的程序。实际上，大多数主机将其限制为 127（为了与 MIDI 程序更改消息兼容），因此公开超过 127 个程序是不明智的，否则主机可能会遇到您的插件问题。

恕我直言，VST 程序的概念有点过时和过时。让您的插件支持 VST SDK 的 FXP/FXB 功能更有意义，以便用户可以从/向硬盘导入/导出补丁。如您所料，Juce 当然有hooks for loading and saving VST preset files。

许多现代插件不支持 VST 程序，您的插件在 getNumPrograms() 调用中返回 0 是完全可以接受的。

【讨论】：

真棒回答谢谢。我怀疑它是一组预设，但我认为“程序”是一个奇怪的词选择！希望像我这样困惑的人能从中受益。