Desmontaje del reloj de cesio o patio físico cuántico

La mitad de la diversión de conseguir equipos de prueba antiguos lo abre. Quizás eso sea incluso más de la mitad de la diversión. [CuriousMarc] Recibió un cronómetro HP 5061A, un instrumento algo famoso como modelo que intentó probar la teoría relativa. ¿La razón? El reloj fue realmente el primero en moverse fácilmente, incluso insertado en un avión. Puedes ver el video a continuación.

Según el video, puede simplificar la relatividad especial diciendo que el tiempo se ralentiza si va rápido, esto se conoce como dilatación del tiempo. La relatividad general indica que el tiempo se ralentiza al aumentar la gravedad. Por lo tanto, usando relojes aéreos de cesio, podría volar un reloj en círculos altos o volar rápido y verificar las predicciones de Einstein.

Nos gusta mucho la línea del manual del dispositivo: "El modelo estándar de frecuencia de haz de cesio 5061A en sí mismo es capaz de definir una frecuencia y, por lo tanto, no necesita calibración". La definición de las transiciones hiperfinas del cesio fue, según un acuerdo internacional, 9.192.631.770 Hz.

Un oscilador de cristal de 5 MHz genera una señal modulada por una señal de 137 Hz. La señal modulada se multiplica por 18 y luego, por armónicos, por 102. Esto da una señal de aproximadamente el valor correcto, que excita el tubo radial de cesio. La salida del tubo se utiliza en un bucle de bloqueo de fase para disciplinar correctamente el reloj de 5 MHz. Esto funciona porque el tubo se apagará el doble de la frecuencia modulada si la frecuencia de transporte es exactamente la misma que la frecuencia de transición hiperfina del cesio. Si hay alguna variación, la salida incluirá la frecuencia fundamental (137 Hz), que está ausente si el bucle está bloqueado.

El tubo finalmente agota el cesio, ya que el instrumento literalmente hierve unos pocos gramos de cesio. [Marc’s] parecía tener algo de vida todavía. Puede saber que el instrumento se ha reparado porque el tubo está marcado como Agilent, por lo que no es el tubo original.

El video tiene una buena explicación del cesio y exactamente qué es una transición hiperfina. La frecuencia definida es la ausencia de campos magnéticos, pero debido a que la Tierra tiene un campo magnético, es necesario tener una estrategia para lidiar con eso. En el tubo hay fuertes imanes que dominan el campo de tierra. Esto provoca un error, pero un error conocido que el instrumento puede corregir.

¿Se ha preguntado alguna vez cómo eran los estándares de los relojes antes de la era nuclear? La mayoría de nosotros todavía tenemos que conformarnos con el rubidio o la disciplina del GPS.

  • Bruce Perens dice:

    ¿Ingresó esto con reconocimiento de voz? ¡Es la relatividad!

    • Al Williams dice:

      Reparado. Bueno, lo escribí mal y el corrector ortográfico, siendo útil, lo cambió por lo que pensó que era la palabra correcta. Tecnología moderna.

  • Alex Rossie dice:

    malditos 2.5k (GBP) en ebay

  • dimtass dice:

    Veo esta obra maestra histórica y luego veo esta cosa de CSAC y solo pienso, ¿verdad?

    https://www.microsemi.com/product-directory/embedded-clocks-frequency-references/5207-space-csac

    • F dice:

      ¿Puedo conseguirlo de Ali? 😁

    • Gus Fantanas dice:

      ¿Ha revisado cuidadosamente todas las especificaciones del CSAC? En una publicación anterior aquí en la-tecnologia (https://la-tecnologia.com/2016/09/25/rubidium-disciplined-real-time-clock/), [oneohm] comenta que la hoja de datos de CSAC (presumiblemente en el momento de su redacción, el 25 de septiembre de 2016) no inspiraba confianza. Los documentos [oneohm] alude en su comentario ya no se puede encontrar en el sitio web Microsemi! De un vistazo superficial al Actual hojas de datos (por ejemplo, https://www.microsemi.com/document-portal/doc_download/133305-sa-45s-csac-datasheet), no veo ninguna todos los años especificaciones de envejecimiento! En su comentario, [oneohm] Afirmó que es mejor que 1 × 10⁻¹⁰ / año duro, pero ahora en las hojas de datos de CSAC solo puedo encontrar una referencia al envejecimiento mensual

      • Martín dice:

        Creo que la diferencia entre 10 ^ -8 / año y 9 * 10 ^ -10 / mes (12 * 9 * 10 ^ -10 = 1.08 * 10 ^ -8) no es tan grande.

        • Gus Fantanas dice:

          ¡Eso es, Martin! Lo que estoy diciendo es que, junto con las especificaciones de envejecimiento anual (similares a las especificaciones de envejecimiento mensual enumeradas hoy), las advertencias de uso prolongado del CSAC, Notado por [oneohm] en su comentario de 2016, también desapareció del sitio web Microsemi. Me pregunto si Microsemi ha mejorado el CSAC desde [oneohm] escribió su comentario en 2016 o simplemente están jugando un juego de especificaciones. Porque, como notó, el envejecimiento mensual que enumeran hoy es casi equivalente al envejecimiento anual que enumeraron en 2016, creo que juegan un juego específico. Por cierto, el CSAC se desarrolló cuando esa división de Microsemi era Symmetricom, si no me equivoco.

  • Cierto dice:

    > El tubo finalmente se queda sin cesio, ya que el instrumento literalmente hierve unos pocos gramos de cesio.
    Entonces, ¿el estándar de rubí es el mismo? Que los átomos individuales migren de un lado al otro dentro del paquete físico y nunca regresen.

    Siempre he asumido que debido a que el cesio tiene un punto de fusión bajo de 28,5 ° C y el rubidio también tiene un punto de fusión relativamente bajo de 39,3 ° C, algunos átomos acelerados de un lado al otro fueron solo temporales y que eventualmente retrocedieron. bajo gravedad y se recicla continuamente. Pero supongo que eso no funcionaría en el espacio.

    • ian dice:

      No, pero Rubidium tiene sus propios problemas. Con el uso, algo de rubidio se deposita dentro de la "lámpara" y, como un viejo globo de sangre blanca, se vacía debido a la edad. El bulbo de rubidia se puede reemplazar o, a menudo, se puede reactivar sacándolo del paquete físico y calentándolo.

      • Gus Fantanas dice:

        Creo que hay otra diferencia entre los haces físicos de rubidio y cesio: debido a que en el haz físico de cesio los átomos de cesio salen del horno, como se describe en el video anterior @ 10:17, el haz de interrogación se puede arreglar para que sea normal al velocidad. de los átomos interrogados. Esto puede reducir en gran medida el desplazamiento Doppler (idealmente cero cuando el haz de investigación se propaga normalmente a los átomos interrogados) en comparación con un paquete físico rubí (donde los átomos interrogados tienen velocidades en direcciones aleatorias y magnitudes distribuidas en Gauss), lo que tiene un gran efecto en la fase, el ruido y la varianza de Allan del propio proceso atómico.

  • Antron Argaiv dice:

    Desde atrás, cuando HP creó algo más que computadoras basura y tinta demasiado cara. Crédito donde el crédito es pagadero, sin embargo, uno de sus conmutadores de red me permite escribir esto.

    Tengo algunas herramientas HP antiguas e incluso he podido agregar un LO faltante a mi extenso generador, ¡ya que los manuales tienen suficiente información para permitirle construir la PCB faltante!

    Analizador de especificaciones 8590
    un par de líneas eléctricas de banco
    410C VTVM (podría ser funcional)

    ¡Oh, y RPN para siempre! (HP-25 y HP-41)

    • Andrés dice:

      El problema con HP se debe a la sabiduría infinita de Carly Fiorina para separar primero la división de prueba y medición que creó tales cosas (era Agilent y ahora Keysight) así como el equipo médico, y para hacerlo aún mejor, decidió fusionarse con uno de los Los 5 fabricantes de computadoras más bajos fue una buena idea ... Sus problemas industriales aún son bastante sólidos (servidores, equipos empresariales, computadoras como EliteBooks, etc.) sin embargo ...

      Lo más importante es que pensó que podía hacerlo mejor que Bill y Dave ...

      • Glenn Tracy dice:

        Estoy totalmente de acuerdo contigo sobre esta mujer tonta !! Lo hizo primero con Lucent y luego con HP. Qué desperdicio total de piel. Arruinó una compañía completamente buena. ¿Quién la patrocinó para el puesto de CEO en HP?

  • blanco dice:

    ¿Cesio?

    • Martín dice:

      ¿Si por qué no? Es un "metal alcalino normal". Tal vez solo esté pensando en el infame isótopo radiactivo generado en un reactor nuclear y, a veces, liberado en un accidente. Pero también existen uno o más isótopos naturales estables.

  • fanto dice:

    Si tuviera dos de estos relojes y los sincronizara, ¿cuánto tiempo permanecen sincronizados? ¿Indefinido? ¿Qué pasaría si coloco un protector de plomo alrededor de uno de estos relojes y no del otro?

    • Gus Fantanas dice:

      ¡Grandes preguntas! Para responder a estas y otras preguntas similares, David Allan desarrolló la variante Allan. Es similar a la varianza que se enseña en las clases de estadística, pero se usa cuando los procesos aleatorios no son ergódicos. (En este caso, la media, la frecuencia del oscilador no es constante en el tiempo). Wikipedia tiene una buena descripción de la variante de Allan: https://en.wikipedia.org/wiki/Allan_variance. La respuesta a su pregunta es estadística (debe serlo, dada la aleatoriedad) y se puede expresar en términos de la variante de Allan. Esto es lo que realmente hacen los instrumentos que miden la varianza de Allan: comparan la frecuencia (por ejemplo, cruces por cero) de un oscilador bajo prueba, con un oscilador de referencia, asumiendo una mayor estabilidad. Surge una pregunta cuando se espera que el oscilador bajo prueba sea tan estable como la referencia. Para ello, se desarrolló el método del sombrero de tres picos: http://www.wriley.com/3-CornHat.htm. Para facilitar dichos cálculos, se ha desarrollado el módulo de Python 'allantools': https://pypi.org/project/AllanTools/. La varianza de Allan tiene una relación inversa con la frecuencia alejada del usuario en las mediciones de ruido de fase, similar al tiempo y la frecuencia en las transformadas de Fourier ordinarias.

      También preguntas sin darte cuenta otra pregunta, cómo sincronizar los dos relojes. La variación de Allan también sirve aquí. Aquí hay un ejemplo, más profundo que la discusión en el video de arriba. Cuando un oscilador de cuarzo (a menudo estabilizado en horno) es disciplinado, PLL lo esclaviza a un subarmónico del proceso disciplinario (atómico o GPS). El ancho de banda de control del PLL esclavizante (en radianes / seg.) Es aproximadamente el inverso del tiempo en que las variantes de Allan del oscilador de cuarzo de funcionamiento libre y el proceso disciplinario se cruzan. Por lo general, el proceso disciplinario tiene muy poca varianza de Allan a corto plazo (= mucho ruido de fase lejos de la portadora objetivo, por ejemplo, causado por el cambio Doppler de las velocidades aleatorias de las moléculas de gas Rb), pero baja Varianza de Allan a largo plazo (= ruido de fase bajo cerca del usuario). Lo contrario es cierto para el oscilador de cuarzo de función libre, por lo que las dos variantes de Allan se cruzan en algún lugar. Esto indica aproximadamente la constante de tiempo del filtro PLL esclavo. Vea aquí un ejemplo de tales variantes de Allan que se cruzan que definen el ancho de banda de control del PLL esclavo: https://www.thinksrs.com/downloads/pdfs/catalog/PRS10c.pdf (una página antes de la última). Entonces, el PLL esclavo decide qué constituye la estabilidad a largo plazo (dentro del ancho de banda de control del PLL esclavo, ruido de fase en frecuencias cercanas a la portadora de destino; la estabilidad depende del paquete físico o GPS) y estabilidad a corto plazo (ruido de fase en frecuencias más alejadas de la portadora objetivo, la estabilidad dependía del oscilador de cuarzo; fuera del ancho de banda de control del PLL esclavizante).

      El efecto del escudo de plomo dependería del entorno de radiación y también de la susceptibilidad del sistema a la radiación, supongo.

      Lo siento, no puedo dar una respuesta más directa a tu pregunta original.

  • Un hombre viejo dice:

    Sé que la frecuencia sería diferente si usáramos, por ejemplo, el segundo babilónico, pero siempre es divertido ver aparecer el número 137.

  • fanto dice:

    Viejo, eso es solo numerología ... 🙂

Alana Herrero
Alana Herrero

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