Xác định độ ổn định tần số các đồng hồ nguyên tử Cesium trên cơ sở dữ liệu so sánh từ bộ TSC 12030-110

Công nghệ thông tin<br /> <br /> XÁC ĐỊNH ĐỘ ỔN ĐỊNH TẦN SỐ CÁC ĐỒNG HỒ NGUYÊN TỬ<br /> CESIUM TRÊN CƠ SỞ DỮ LIỆU SO SÁNH TỪ BỘ TSC 12030-110<br /> Triệu Việt Phương*, Ngô Văn Công, Nguyễn Thu Hằng<br /> Tóm tắt: Đối với các phòng thí nghiệm tham gia chương trình so sánh chủ chốt<br /> CCTF-K001.UTC, độ ổn định tần số của các đồng hồ nguyên tử (chuẩn tần số) -<br /> biểu thị bằng độ lệch Allan - với khoảng thời gian trung bình đo () 5 ngày hoặc<br /> hơn, hoàn toàn có thể xác định từ các Circular – T được Văn phòng Cân đo quốc tế<br /> (BIPM) ấn bản định kỳ. Tuy nhiên trong thực tế luôn cần thiết phải xác định độ ổn<br /> định của chuẩn tần số với  ngắn hơn ( = 1 s, 10 s, 100 s…). Khi đó, độ lệch Allan<br /> của chuẩn có thể xác định được, với điều kiện phải có ít nhất 03 đồng hồ nguyên tử<br /> so sánh với nhau sử dụng bộ đo thời gian đa kênh hoặc máy đo khoảng thời gian kết<br /> hợp bộ chuyển mạch. Bài báo này trình bày về hệ thống chuẩn thời gian tần số tại<br /> Viện Đo lường Việt Nam, việc xác định độ ổn định tần số của các đồng hồ nguyên tử<br /> Cesium hiện có theo phương pháp trực tiếp, trên cơ sở dữ liệu so sánh từ bộ đo thời<br /> gian đa kênh TSC 12030-110. Kết quả đạt được cho thấy, việc áp dụng phương pháp<br /> trực tiếp nhằm xác định độ ổn định tần số của các đồng hồ nguyên tử Cesium là<br /> đúng đắn và phù hợp với thực tế.<br /> Từ khóa: BIPM CCTF-K001.UTC; Đồng hồ nguyên tử Cesium; Độ lệch Allan.<br /> <br /> 1. MỞ ĐẦU<br /> Độ ổn định tần số là yếu tố vô cùng quan trọng trong các lĩnh vực khoa học<br /> khác nhau như: truyền thông vô tuyến, radar, hàng không, định vị, dẫn đường, ứng<br /> dụng thời gian...Thông thường, mỗi bộ dao động có một số tần số hoạt động danh<br /> định. Sự ổn định tần số của một bộ dao động là một thuật ngữ được sử dụng để mô<br /> tả sự thay tần số nhỏ như thế nào quanh giá trị danh định của nó. Độ ổn định tần số<br /> được hiểu là mức độ tín hiệu dao động tạo ra cùng một giá trị tần số tại bất kỳ thời<br /> điểm nào, trong một khoảng thời gian nhất định [1].<br /> Trong lĩnh vực Đo lường thời gian và tần số chuẩn, việc đánh giá độ ổn định tần<br /> số của các chuẩn tần số (đồng hồ nguyên tử Cesium, Rubidium…) luôn được các<br /> phòng thí nghiệm quốc gia (PTN) xác định là nhiệm vụ quan trọng hàng đầu, nhằm<br /> đảm bảo duy trì chuẩn quốc gia, tính liên kết của chuẩn đến hệ đơn vị đo lường<br /> quốc tế SI. Các PTN cần tham gia chương trình so sánh chủ chốt CCTF-<br /> K001.UTC [2]. Theo đó, hàng tháng các PTN gửi dữ liệu so sánh các đồng hồ<br /> nguyên tử, thu đo thời gian GPS đến BIPM. Dựa vào những dữ liệu này, BIPM<br /> tiến hành xử lý, đánh giá và thông báo cáo kết quả so sánh là các Circular-T trên<br /> website của BIPM [3], qua email đến từng PTN. Trên cơ sở kết quả trong BIPM<br /> Circular-T, các PTN sẽ tự tính toán, điều chỉnh, duy trì độ chính xác của chuẩn<br /> UTC(k) – k là tên viết tắt mỗi PTN tham gia chương trình - xác định được độ lệch,<br /> độ không đảm bảo đo của hệ thống chuẩn của mình, phục vụ duy trì, dẫn xuất<br /> chuẩn. Phương sai Allan được dùng để xác định sự ổn định của tần số (độ lệch<br /> Allan) trong các bộ dao động nói chung cũng như của chuẩn tần số [1, 4, 5]. Để<br /> xác định được độ ổn định tần số của các đồng hồ nguyên tử, thiết lập khả năng đo,<br /> <br /> <br /> 244 T. V. Phương, N. V. Công, N. T. Hằng, “Xác định độ ổn định tần số … bộ TSC 12030-110.”<br /> Thông tin khoa học công nghệ<br /> <br /> thử nghiệm của mỗi phòng thí nghiệm, có thể tính toán độ lệch Allan sử dụng dữ<br /> liệu từ BIPM Circular-T [6]. Tuy nhiên có thể nhận thấy, việc tính toán theo thời<br /> gian trung bình đo  = 5 ngày từ BIPM Circular-T là rất dài, và thực tế các phép đo<br /> liên quan đến độ chính xác, ổn định tần số thường có thời gian ngắn hơn. Do đó,<br /> cần thiết phải xác định được độ ổn định tần số của chuẩn tần số với thời gian trung<br /> bình đo  ngắn hơn. Phương pháp trực tiếp [1] tính toán xác định độ lệch Allan<br /> giữa các đồng hồ nguyên tử hiện đang được sử dụng phổ biến nhằm xác định độ ổn<br /> định tần số với  ngắn. Để thực hiện được phương pháp này, yêu cầu tối thiểu là<br /> PTN phải có ít nhất 03 đồng hồ nguyên tử, so sánh với nhau thông qua bộ đo thời<br /> gian đa kênh hoặc máy đo khoảng thời gian kết hợp bộ chuyển mạch [1]. Với các<br /> trang thiết bị hiện có, kết hợp với nghiên cứu thành công giải pháp lưu trữ, xử lý<br /> dữ liệu từ bộ đo thời gian đa kênh TSC 12030-110, việc tính toán xác định độ ổn<br /> định tần số của các đồng hồ nguyên tử Cesium tại phòng đo lường Thời gian &<br /> Tần số, Viện Đo lường Việt Nam theo phương pháp trực tiếp là khả thi.<br /> Trong bài báo này sẽ trình bày về hệ thống chuẩn thời gian tần số tại Viện Đo<br /> lường Việt Nam (VMI), hoạt động của bộ đo thời gian đa kênh TSC 12030-110,<br /> kết quả xác định độ ổn định tần số của các đồng hồ nguyên tử Cesium hiện có theo<br /> phương pháp trực tiếp trên cơ sở dữ liệu so sánh từ bộ đo thời gian đa kênh TSC<br /> 12030-110.<br /> 2. HỆ THỐNG CHUẨN THỜI GIAN & TẦN SỐ TẠI VMI<br /> 2.1. Hệ thống chuẩn và liên kết chuẩn đến BIPM<br /> Chuẩn, các thiết bị thuộc hệ thống chuẩn lĩnh vực đo lường thời gian & tần số<br /> hiện nay của Viện Đo lường Việt Nam (VMI) đặt tại phòng đo lường Thời gian &<br /> Tần số. Hệ thống chuẩn này được ghép nối với nhau như hình 1.<br /> Trong đó, tín hiệu tần số 5 MHz từ đầu ra của đồng hồ nguyên tử Cesium<br /> Microsemi 5071A (S/N: US49353669) sử dụng loại ống tia hiệu năng cao (high<br /> performance Cesium tube, option 001), độ chính xác ±5×10-13 được dùng để đồng<br /> bộ cho thiết bị điều chỉnh pha, tần số AOG-110. Tín hiệu từ đầu ra của bộ AOG-<br /> 110 bao gồm: tần số chuẩn 5 MHz và xung 1 PPS được định nghĩa là chuẩn tần số<br /> Việt Nam, VFS (Vietnam Frequency Standard) và chuẩn thời gian Việt Nam, VTS<br /> (Vietnam Time Standard) hay UTC(VMI), trong đó UTC(VMI) = UTC + 7 h.<br /> Trong sơ đồ hình 1, ngoài việc dữ liệu thu đo, so sánh GPS (sử dụng các máy<br /> thu thời gian GPS: Javad EU-80, Polarx3eTR) được xử lý và gửi đến BIPM bằng<br /> máy tính qua internet, thì việc lưu trữ, xử lý dữ liệu so sánh giữa các đồng hồ<br /> nguyên tử Cesium, tạo báo cáo theo định dạng, yêu cầu và gửi đi BIPM là vô cùng<br /> quan trọng. Để thực hiện việc gửi dữ liệu so sánh giữa các đồng hồ đi BIPM, máy<br /> tính máy tính cài đặt các phần mềm lưu trữ, tạo báo cáo để đảm nhiệm chức năng<br /> lấy dữ liệu từ bộ so sánh đa kênh TSC12030-110 qua giao thức TCP/IP, xử lý và<br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san CNTT, 11 - 2018 245<br />  Công nghệ thông tin<br /> <br /> tạo báo cáo dữ liệu so sánh của các đồng hồ nguyên tử Cesium gửi BIPM tham gia<br /> chương trình so sánh chủ chốt CCTF-K001.UTC và chương trình thực thi UTCr<br /> [2, 7] mà phòng Đo lường Thời gian & Tần số đã tham gia cùng với gần 80 PTN<br /> khác trên thế giới.<br /> Cesium 5071A (option 001)<br /> S/N: US49353669<br /> <br /> 5 MHz<br /> <br /> 1 PPS GPS time<br /> AOG-110<br /> receivers (Javad<br /> S/N: 01000000059<br /> EU-80/<br /> 5 MHz (VFS) 1 PPS (UTC(VMI) Polarx3eTR)<br /> <br /> Dis. RF Amplifier 6502B Dis. Pulse. Amplifier 6602B<br /> S/N: 0517013096 S/N: 0611013508<br /> PC<br /> 5 MHz<br /> 10 MHz<br /> XSRM-Z Frequency converter<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Report<br /> S/N: 870 963/030<br /> 1 PPS<br /> <br /> <br /> 10 MHz<br /> <br /> NV 14 T HF-Multi coupler Circular-T BIPM<br /> S/N: 320 615/39<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Report<br /> Cesium 5071A<br /> 5 MHz<br /> S/N: 3680A01233<br /> 5 MHz TSC 12030-110<br /> PC<br /> 5 MHz S/N: 134819<br /> Cesium 5071A<br /> 5 MHz<br /> S/N: US49353670<br /> <br /> <br /> Hình 1. Hệ thống chuẩn Thời gian & Tần số tại VMI.<br /> Từ những dữ liệu (thu đo, so sánh GPS, đồng hồ nguyên tử) được gửi đi bởi các<br /> PTN tham gia vào chương trình so sánh trên, BIPM sẽ tiến hành xử lý, đánh giá và<br /> gửi báo cáo kết quả so sánh hàng tháng (BIPM Circular-T) tới từng phòng. Kết quả<br /> trong báo cáo của BIPM là cơ sở để xác định sai lệch, độ ổn định cũng như đánh<br /> giá độ không đảm bảo đo của chuẩn thời gian và tần số Việt Nam, được mô tả<br /> trong [8]. Có thể thấy, việc sử dụng dữ liệu từ BIPM Circular-T để đánh giá độ ổn<br /> định tần số của các đồng hồ Cesium cần khoảng thời gian rất dài (hàng tháng, với<br /> khoảng thời gian trung bình đo  = 5 ngày). Trong thực tế, việc đánh giá độ ổn<br /> định tần số của các đồng hồ (độ lệch Allan) với thời gian trung bình đo ngắn hơn là<br /> rất cần thiết (thông thường  = 1 s, 10 s, 100 s, 1000 s…). Từ hình 1 có thể nhận<br /> thấy, phòng đo lường Thời gian & Tần số, Viện Đo lường Việt Nam có đủ 03 đồng<br /> hồ cùng bộ đo thời gian đa kênh MMS (Multi-Channel/clock Measurement<br /> System) TSC 12030-110 [9] để có thể áp dụng phương pháp trực tiếp đánh giá độ<br /> ổn định tần số của các đồng hồ. Trong phương pháp này, các pha của hai đồng hồ<br /> Cesium được so sánh tại một khoảng thời gian  sử dụng TSC 12030-110 – như<br /> trên hình 1 - theo phương sai Allan.<br /> 2.2. Nguyên lý hoạt động bộ đo thời gian đa kênh TSC 12030-110<br /> <br /> <br /> 246 T. V. Phương, N. V. Công, N. T. Hằng, “Xác định độ ổn định tần số … bộ TSC 12030-110.”<br /> Thông tin khoa học công nghệ<br /> <br /> Bộ TSC 12030-110 là hệ thống đo pha trộn kín đa kênh. Hình 2 dưới đây cho<br /> thấy các kết nối logic cho hai trong số bốn kênh, sẽ được sử dụng để minh họa ý<br /> nghĩa của dữ liệu pha được cung cấp bởi MMS.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 2. Các module TSC 2011, 2048B và 2049 bao gồm một hệ thống đo lường<br /> kết hợp hai bộ trộn. Sơ đồ hiển thị 2 trong 4 kênh đầu vào [9].<br /> TSC 12030-110 bao gồm 04 module: tạo dao động thạch anh 32 MHz (TSC<br /> 2049), tổ hợp số trực tiếp (TSC 2048B), phát hiện điểm 0 và tổ hợp đếm sự kiện<br /> (TSC 2011B), điều khiển và xử lý (TSC 2077E). Module TSC 2011B chứa bốn bộ<br /> trộn so sánh sai lệch pha của bốn tín hiệu đầu vào độc lập với một tín hiệu tham<br /> chiếu được cung cấp bởi bộ dao động nội (trên Module TSC 2049) và bộ tổ hợp số<br /> trực tiếp (TSC 2048B) [9].<br /> Từ sự hoạt động của 2 kênh sẽ suy rộng ra cho nhiều kênh vào của TSC 2011 và<br /> tín hiệu trên TSC 2048 cũng được kết nối với TSC 2011 như đối với 2 kênh.<br /> Ví dụ: pha của tín hiệu trên đầu vào A và B được viết dưới dạng<br />  A t   2 A t (1)<br />  B t   2 B t   B t  (2)<br /> Phương trình (1) khác phương trình (2) do đầu vào A được chọn là thời gian<br /> gốc của hệ thống. Mỗi khi t xuất hiện theo biểu thức thì thời gian được hiểu như<br /> là đồng hồ được nối đến kênh A. Đầu vào A được coi như là “kênh chủ” trong<br /> cấu hình của MMS. Vì vậy, phương trình pha đầu ra của tín hiệu đồng bộ ΦS<br /> được viết là<br />  S  2 S0 t   S (t ) (3)<br /> Tín hiệu đầu ra của bộ trộn A và B lần lượt sẽ là<br />   <br /> VM sin  M A t  và VM B sin  M B t <br /> A<br /> <br /> Vì vậy phương trình (1) và (2) có thể viết lại là<br />  <br />  M A   A   S  2  A0   S0 t   S t  (4)<br /> <br />  <br />  M B   B   S  2  B0   S0 t   B t    S t  (5)<br /> Cuối cùng thực hiện phép trừ phương trình (4) và (5) ta xác định được sự sai<br /> khác pha (độ lệch pha) giữa 2 tín hiệu vào tại đầu A và B.<br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san CNTT, 11 - 2018 247<br />  Công nghệ thông tin<br /> <br />  <br />  A   B   MA   S   MB   S   MA   MB (6)<br /> Rõ ràng, từ phương trình (6) ta xác định được sự sai khác về pha giữa hai tín<br /> hiệu được đưa tới đầu vào của 2 kênh A, B bằng sự sai khác về pha giữa 2 kênh<br /> sau khi tần số được biến đổi bởi bộ trộn.Tín hiệu tổ hợp là tần số trung tâm của 2<br /> bộ biến đổi chung này, và pha của nó sẽ bị mất đi trong biểu thức tính toán.<br /> Trong trường hợp không có nhiễu, sự sai khác pha giữa 2 tín hiệu vào tại đầu A<br /> và B là<br />  A   B  2  A0   Bo t (7)<br /> Thời gian gốc t đã được biết của đầu vào A, đơn vị của pha là đơn vị chu kỳ của<br /> đầu vào A. Người ta đã biến đổi dữ liệu pha tại đầu ra của MMS sang đơn vị thời<br /> gian [9]. Điều này thực hiện bởi nhân tín hiệu đầu ra (nghịch đảo) với chu kỳ của<br /> đầu vào A. Ví dụ: 200 ns là tần số danh định của 5 MHz.<br /> Hiện tại, các dữ liệu so sánh của 03 đồng hồ nguyên tử (như hình 1) được lấy từ<br /> bộ TSC 12030-110 theo cấu trúc:<br /> , ví dụ: dữ liệu so sánh 03<br /> đồng hồ nguyên tử Cesium ngày 08 tháng 7 năm 2018 tại thời điểm 00h00m00s<br /> UTC (BIPM quy định sử dụng giá trị tại thời điểm này hàng ngày trong so sánh)<br /> như sau<br /> 1|1531008032|2018-07-08 00:00:00|19626208.255583563<br /> 2|1531008032|2018-07-08 00:00:00|19626208.053987023<br /> 3|1531008032|2018-07-08 00:00:00|19626207.629052796<br /> 4|1531008032|2018-07-08 00:00:00|19626212.706170619<br /> Khi đó, x12 là độ lệch pha giữa kênh 1 và kênh 2 sẽ được tính<br /> đôlêch pha kênh1 đôlêch pha kênh 2 (8)<br /> x12 <br /> 5000000<br /> Trong đó, 5000000 là tần số 5 MHz đầu vào các kênh hiện nay.<br /> <br /> 3. XÁC ĐỊNH ĐỘ ỔN ĐỊNH TẦN SỐ SỬ DỤNG KẾT QUẢ SO SÁNH<br /> GIỮA CÁC ĐỒNG HỒ CESIUM THU ĐƯỢC TỪ BỘ TSC 12030-110<br /> Như đã trình bày ở trên, trong lĩnh vực đo lường thời gian & tần số, độ lệch<br /> Allan (bằng căn bậc 2 của phương sai Allan) biểu thị độ ổn định tần số của một<br /> nguồn tần số (chuẩn tần số, bộ dao động). Phương sai Allan được tính toán theo<br /> công thức [1] sau<br /> 1 N 2<br /> (9)<br />  y2    2 <br /> [ xi (t  2 )  2 xi (t   )  xi ( )]2<br /> 2( N  2) t 1<br /> Trong đó, N là số giá trị phase đo được theo khoảng thời gian trung bình đo ,<br /> xi (t ) là lần đo thứ i của giá trị pha được đo trong . Thuật ngữ x(t) và x(t+) là độ<br /> lệch pha tức thời tại thời điểm (t+τ) và t giữa 2 đồng hồ.<br /> <br /> <br /> 248 T. V. Phương, N. V. Công, N. T. Hằng, “Xác định độ ổn định tần số … bộ TSC 12030-110.”<br /> Thông tin khoa học công nghệ<br /> <br /> Khi so sánh độ lệch pha giữa 2 đồng hồ (j, k), chúng ta có thể tính toán được<br /> phương sai Allan  2jk ( ) cho các giá trị pha khi sử dụng công thức (9), và phương<br /> sai Allan tổng sẽ bằng tổng hai phương sai Allan thành phần, do đó [1].<br />  2jk     2j ( )   k2 ( ) (10)<br /> Do có 3 đồng hồ so sánh từng cặp với nhau, thì phương sai Allan thành phần<br /> cho mỗi đồng hồ sẽ là<br /> 1 (11)<br />  12 ( )  ( 122 ( )   132 ( )   232 ( ))<br /> 2<br /> 1 (12)<br />  22 ( )  ( 232 ( )   212 ( )   132 ( ))<br /> 2<br /> 1 (13)<br />  32 ( )  ( 312 ( )   322 ( )   122 ( ))<br /> 2<br /> Áp dụng công thức (9) để tính toán phương sai Allan cho từng đồng hồ, sử dụng<br /> công thức (10) để tính toán toán phương sai Allan cho từng cặp kênh đầu vào, sẽ<br /> tìm được  2jk (jk là 12; 13; 21; 31; 32). Và τ là 2i (với i = 0, 1, 2, 3…). Từ đó, áp<br /> dụng các công thức (11), (12), (13) sẽ xác định được phương sai Allan của từng<br /> đồng hồ và từ đó xác định độ lệch Allan (độ ổn định tần số) tương ứng.<br /> Hiện tại, UTC(VMI) đang được duy trì bởi đồng hồ Cesium Microsemi 5071A<br /> (S/N: US49353669), độ ổn định tần số của đồng hồ này tương ứng là 1, hai đồng<br /> hồ còn lại là HP 5071A (S/N: 3680A01233) và Microsemi 5071A (S/N:<br /> US49353670) có độ ổn định tần số tương ứng là 2 và 3. Kết quả tính, xác định<br /> toán độ lệch Allan của 03 đồng hồ nguyên tử tại phòng đo lường Thời gian & Tần<br /> số, Viện Đo lường Việt Nam với thời gian trung bình đo τ =1 s, 2 s, 4 s, …16348 s<br /> từ dữ liệu thu đo so sánh của 03 đồng hồ lấy từ bộ TSC 12030 -110 thể hiện trong<br /> bảng 1 dưới đây.<br /> Bảng 1. Độ lệch Allan của 03 đồng hồ Cesium.<br /> τ (s) Độ lệch Allan<br /> σ1 σ2 σ3<br /> 1 2,38E-12 7,24E-12 2,45E-12<br /> 2 2,96E-12 9,33E-12 3,02E-12<br /> 4 2,78E-12 8,54E-12 2,80E-12<br /> 8 2,14E-12 6,21E-12 2,03E-12<br /> 16 1,45E-12 4,24E-12 1,41E-12<br /> 32 9,88E-13 2,89E-12 9,26E-13<br /> 64 6,89E-13 1,99E-12 6,17E-13<br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san CNTT, 11 - 2018 249<br />  Công nghệ thông tin<br /> <br /> 128 4,86E-13 1,36E-12 4,43E-13<br /> 256 3,43E-13 1,02E-12 2,97E-13<br /> 512 2,48E-13 7,18E-13 1,89E-13<br /> 1024 1,82E-13 5,20E-13 1,24E-13<br /> 2048 1,22E-13 3,59E-13 1,01E-13<br /> 4096 9,77E-14 2,58E-13 5,21E-14<br /> 8192 6,34E-14 1,45E-13 5,30E-14<br /> 16384 3,07E-14 1,10E-13 4,65E-14<br /> <br /> Từ kết quả tính toán ở trên, biểu diễn dưới dạng đồ thị có trục đứng thể hiện độ<br /> lệch Allan, trục ngang thể hiện giá trị τ theo thang logarit, ta có độ ổn định tần số<br /> biểu thị bằng độ lệch Allan của các đồng hồ nguyên tử Cesium tại phòng đo lường<br /> Thời gian & Tần số, Viện Đo lường Việt Nam như hình 3.<br /> Trong hình 3, đường số 1 biểu diễn độ lệch Allan của đồng hồ Cesium<br /> Microsemi 5071A (S/N: US49353669), đường số 2, 3 tương ứng biểu diễn độ lệch<br /> Allan của hai đồng hồ còn lại là HP 5071A (S/N: 3680A01233) và Microsemi<br /> 5071A (S/N: US49353670). Từ kết quả xác định độ ổn định tần số của 03 đồng hồ<br /> Cesium mô tả trong bảng 1 và đồ thị hình 3, có thể nhận thấy độ ổn định tần số của<br /> đồng hồ Cesium Microsemi 5071A (S/N: US49353669) và Microsemi 5071A<br /> (S/N: US49353670) – sử dụng loại ống tia Cesium hiệu năng cao - tốt hơn so với<br /> đồng hồ HP 5071A (S/N: 3680A01233) - sử dụng loại ống tia Cesium tiêu chuẩn.<br /> Điều này cũng hoàn toàn phù hợp với đặc trưng kỹ thuật của từng đồng hồ được<br /> nhà sản xuất công bố [10].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 3. Độ ổn định tần số các đồng hồ Cesium.<br /> <br /> <br /> 250 T. V. Phương, N. V. Công, N. T. Hằng, “Xác định độ ổn định tần số … bộ TSC 12030-110.”<br /> Thông tin khoa học công nghệ<br /> <br /> Kết quả trên cũng cho thấy, các đồng hồ nguyên tử Cesium tại phòng đo lường<br /> Thời gian & Tần số, Viện Đo lường Việt Nam đang hoạt động bình thường, góp<br /> phần đảm bảo việc duy trì độ chính xác, tin cậy của hệ thống chuẩn đo lường quốc<br /> gia về Thời gian & Tần số ở Việt Nam.<br /> 4. KẾT LUẬN<br /> Bài báo đã trình bày về hệ thống chuẩn thời gian tần số tại phòng đo lường Thời<br /> gian & Tần số, Viện Đo lường Việt Nam. Trong đó làm rõ nguyên lý hoạt động của<br /> đo thời gian đa kênh TSC 12030-110. Bài báo cũng đã mô tả việc xác định độ ổn<br /> định tần số bằng tính toán độ lệch Allan của các đồng hồ nguyên tử Cesium hiện có<br /> tại phòng theo phương pháp trực tiếp, trên cơ sở dữ liệu so sánh thu được từ bộ đo<br /> thời gian đa kênh TSC 12030-110.<br /> Kết quả đạt được chỉ ra rằng độ ổn định tần số của các đồng hồ Cesium hiện tại<br /> phù hợp với đặc trưng kỹ thuật được nhà sản xuất công bố. Kết quả đạt được cũng<br /> giúp cho việc duy trì độ chính xác, tin cậy của hệ thống chuẩn đo lường quốc gia<br /> về Thời gian & Tần số ở Việt Nam hiện nay là đảm bảo. Có thể thấy việc áp dụng<br /> phương pháp trực tiếp nhằm xác định độ ổn định tần số của các đồng hồ nguyên tử<br /> Cesium là đúng đắn và phù hợp với thực tế hoạt động tại phòng đo lường Thời<br /> gian & Tần số, Viện Đo lường Việt Nam.<br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> [1]. P Banerjee, Arundhati Chaterjee & Suman, “Determination of Allan<br /> deviation of Cesium atomic clock for lower averaging time”, Indian Journal<br /> Pure & Applied Physics, Vol.45, December 2007, pp.945-949.<br /> [2]. CCTF WGMRA Guideline 7, “Participation in the ongoing key comparison<br /> in time CCTF-K001.UTC”, 4-2015.<br /> [3]. https://www.bipm.org/en/bipm-services/timescales/time-ftp/Circular-T.html<br /> [4]. Dr. F. Ramian, “Time Domain Oscillator Stability Measurement Allan<br /> variance”, Rohde & Schwarz, Application note, 4-2015.<br /> [5]. W.J. Riley, “Handbook of Frequency Stability Analysis”, NIST Special<br /> Publication 1065, July 2008.<br /> [6]. CCTF, “Consultative Committee for Time and Frequency Sixteenth Session”,<br /> (Sèvres, 1 and 2 April 2004).<br /> [7]. G. Petit, F Arias, A Harmegnies, G Panfilo and L Tisserand, Time<br /> Department, “UTCr: a rapid realization of UTC”, BIPM, 92312 Sevres,<br /> France, 16 December 2013.<br /> [8]. Triệu Việt Phương, “Đánh giá độ không đảm bảo đo chuẩn phục vụ tham gia<br /> thỏa thuận toàn cầu về đo lường (MRA) lĩnh vực Thời gian – Tần số”, Tuyển<br /> tập báo cáo khoa học Hội nghị đo lường toàn quốc lần V, 2010.<br /> [9]. Timing Solutions Corporation, “Multichannel Mesuarement System<br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san CNTT, 11 - 2018 251<br />  Công nghệ thông tin<br /> <br /> TSC12030 user manual”, Copyright © 2006.<br /> [10]. Microsemi Corporation, “Data sheet 5071A Primary Frequency Standard”,<br /> Copyright © 2014.<br /> <br /> ABSTRACT<br /> DETERMINATION OF ALLAN DEVIATION OF CESIUM ATOMIC CLOCKS<br /> BASED ON DATA OBTAINED FROM TSC 12030-110<br /> For laboratories participating in the CCTF-K001.UTC key comparison<br /> program, the frequency stability of atomic clocks (standard frequency) -<br /> expressed by the Allan deviation – for averaging time () 5 days or more may<br /> be calculated from the corresponding data of Circular-T published by Bureau<br /> International des Poids et Measures (BIPM). However, in practice it is<br /> always necessary to determine the stability of the frequency standard with<br /> lower averaging time ( = 1 s, 10 s, 100 s ...). The Allan deviation of each<br /> atomic clock can be determined with minimum three atomic clocks must be<br /> compared using a Multi-Channel/clock Measurement System or switching<br /> time interval counter. This paper presents about time and frequency standard<br /> system at the Vietnam Institute of Metrology, the determination of frequency<br /> stability of the existing cesium atomic clocks by direct method based on<br /> obtained data from the TSC 12030-110. The results show that using direct<br /> method to determine the frequency stability of the cesium atomic clocks is<br /> correct and consistent with reality.<br /> Keywords: BIPM CCTF-K001.UTC; Cesium atomic clock; Allan deviation.<br /> <br /> <br /> Nhận bài ngày 03 tháng 7 năm 2018<br /> Hoàn thiện ngày 02 tháng 10 năm 2018<br /> Chấp nhận đăng ngày 05 tháng 11 năm 2018<br /> <br /> Địa chỉ: Phòng Đo lường Thời gian & Tần số, Viện Đo lường Việt Nam.<br /> *<br /> Email: phuongtv@vmi.gov.vn.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 252 T. V. Phương, N. V. Công, N. T. Hằng, “Xác định độ ổn định tần số … bộ TSC 12030-110.”<br />