Nawigacja

Aktualności

03.12.2021Dostawa nowego zegara atomowego w ramach projektu e-CzasPL

Opublikowane przez : Bożena Żebrowska-Szumigaj

W listopadzie tego roku do Samodzielnego Laboratorium Czasu i Częstotliwości GUM przybył nowy sprzęt.

Obecne używane w gospodarce i społeczeństwie źródła czasu w wielu przypadkach zapewniają wymaganą dokładność czasu, jednak dla wielu użytkowników ważna jest synchronizacja do źródła czasu, posiadającego cechy czasu gwarantowanego poprzez status czasu urzędowego na obszarze Rzeczypospolitej Polskiej, ściśle związanego z czasem UTC(PL). A co za tym idzie, oczekiwana jest wysoka niezawodność i wiarygodność źródła czasu urzędowego. Standardowym podejściem jest równoczesne użytkowanie sprzętu w ilości pozwalającej na zabezpieczenie ciągłości i niezawodności pracy całego systemu, polegające na pożądanym zwielokrotnieniu (redundancji) krytycznych elementów systemu utrzymywania skali czasu. Działania te pozwalają znacząco zwiększać niezawodność i wiarygodność systemu utrzymywania i dystrybucji czasu urzędowego, a także pozwalają na wprowadzenie dodatkowych narzędzi kontroli stabilności i dokładności generowanej skali czasu, co jest spójne z głównym celem projektu e-CzasPL. Urządzenia zakupione w ramach projektu e-CzasPL docelowo wejdą w skład systemu generowania, utrzymywania i dystrybucji czasu urzędowego na obszarze Polski.

Aktywny maser wodorowy (opcja L)

Pierwszym z zakupionych urządzeń jest precyzyjny zegar atomowy - aktywny maser wodorowy (z automatycznym dostrajaniem – autotuningiem wnęki rezonansowej) z opcją „Low Noise”. Słowo maser, z ang. Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation, oznacza urządzenie z wymuszoną emisją promieniowania generujące (w wyniku wzmocnienia) sygnał mikrofalowy. Analogicznie do słowa laser, gdzie mamy do czynienia z emisją wymuszoną, ale w zakresie widzialnym. Nowo zakupiony maser, po okresie wdrożenia, będzie jednym z głównych wzorców służących do generacji i utrzymywania skali czasu urzędowego. Transport masera do GUM odbył się w specjalnych warunkach i z wykorzystaniem specjalnej skrzyni transportowej, zabezpieczającej go przed możliwymi wstrząsami podczas transportu od producenta oraz z czujnikiem wstrząsów i przechyłów.

Jednym z kluczowych elementów masera wodorowego jest wysokostabilna wnęka rezonansowa o bardzo wysokiej czułości (dobroci), w której tworzy się fala stojąca silnie wzmocnionego sygnału promieniowania mikrofalowego, wytwarzanego przez pobudzone atomy wodoru. Pokonują one najpierw drogę od źródła, czyli pompy wodorowej wzbudzającej atomy, dalej podlegają selekcji przez układ magnesów i są kierowane do wnęki rezonansowej. Tam następuje przechodzenie atomów wodoru miedzy dwoma stanami energetycznymi, czemu towarzyszy emisja i absorpcja promieniowania mikrofalowego o częstotliwości o wartości: 1 420 405 752 Hz. Wnęka rezonansowa znajduje się w otoczeniu dostrajanego odbiornika rezonansowego, który z kolei za pomocą pętli fazowej kontroluje napięcie oscylatora kwarcowego i stabilizuje jego częstotliwość wyjściową. Autotuning wnęki rezonansowej, czyli samodostrajanie, polega na sprzężeniu zwrotnym korygującym parametry wnęki do sygnału wyjściowego, dzięki czemu osiągana jest bardzo wysoka stabilność długoterminowa sygnału częstotliwości. Aktywny maser ma wysoką stabilność krótkookresową częstotliwości wynoszącą ok. 1 x 10-15 po 1 dniu pracy.

Wielowejściowy precyzyjny przesuwnik i dzielnik częstotliwości

Kolejnym urządzeniem jest wielowejściowy precyzyjny przesuwnik i dzielnik częstotliwości, zwany Microstepperem lub Real Time Atomic Clock Combinerem. Jest to aparatura do tworzenia skali czasu w oparciu o maksymalnie cztery sygnały częstotliwości wzorcowych, pochodzących z różnych wzorców częstotliwości, tzw. zegarów atomowych. W Samodzielnym Laboratorium Czasu i Częstotliwości do Combinera będą podłączone sygnały częstotliwości pochodzące z dwóch maserów wodorowych i zegarów cezowych. Na podstawie tych sygnałów Combiner wygeneruje sygnał wyjściowy o skorygowanych parametrach fazowych i częstotliwościowych, który będzie podstawą skali czasu urzędowego w Polsce. Ważną cechą urządzenia jest to, że w momencie zaniku sygnału zegara głównego automatycznie przełącza się na kolejny dostępny zegar, zachowując fazę sygnału wyjściowego i ciągłość generacji czasu urzędowego, co zwiększa odporność systemu na nieprzewidziane awarie.

Na zbliżeniu urządzenie o nazwie Microstepper Combiner Synthesizer. Na urządzeniu nalepka informująca, że zakup zrealizowany został w ramach projektu e-CzasPL.

Dystrybutory wzorcowych sygnałów częstotliwości

Cztery dostarczone dystrybutory częstotliwości będą służyły do zwielokrotnienia wzorcowych sygnałów częstotliwości, pochodzących z zakupionych w ramach projektu e-CzasPL i dotychczas posiadanych zegarów atomowych. Zwielokrotnione sygnały częstotliwości, pochodzące z dystrybutorów zapewnią precyzyjną synchronizację serwerów czasu urzędowego i innych urządzeń zakupionych w ramach projektu e-CzasPL, które będą odpowiedzialne za dystrybucję sygnałów do docelowych użytkowników. Dostarczany sygnał z dystrybutorów dla serwerów czasu PTP i NTP pozwoli na uruchomienie usługi synchronizacji oraz monitorowania dokładności synchronizacji zegara czasu rzeczywistego w urządzeniach użytkowników usług projektu.

Dystrybutory wzorcowych sygnałów częstotliwości w pomieszczeniu laboratoryjnym

do góry