随着离子囚禁技术和激光冷却技术等发展，量子频标从微波频段向光频段跨越，离子光频标的不确定度最高提升至E-19量级。离子囚禁系统是实现离子光频标的核心体系之一，主要采用保罗离子阱产生的射频场和静电场来束缚离子。基于保罗离子阱囚禁势作用，阐述了离子运动方程和运动规律，重点探究了离子阱结构的研究进展，包括环帽阱、端帽阱、微型分段阱和刀片阱等。最后概括了离子阱的发展趋势，向着进一步提升光频标性能和促进光频标小型化等方向发展。

高分辨率位移测量对于光刻机、精密加工、生物探测等领域具有重要的作用。提出一种基于迈克尔逊激光器的新型位移测量方案，与传统激光干涉方案采用电子细分干涉条纹方法不同，该方案将位移测量溯源到激光频率测量，实现位移的高分辨率测量。搭建一种基于法拉第原子滤光器的法拉第-迈克尔逊激光器构型，利用窄带宽的法拉第反常色散原子滤光器作为选频器件，实现两路激光模式的同时起振输出，并初步测试了系统的位移测量分辨率，证实了方案的可行性。由于频率测量可以达到远超12位的分辨率，因此该方案理论上可以实现pm甚至优于pm的位移测量分辨率，为未来的高分辨率位移测量提供新思路。

深度学习在化学计量检测中的应用日益受到广泛关注，尤其是在与光谱技术相关的领域。光谱分析技术，作为化学计量学的重要组成部分，长期以来在分子分析、结构鉴定、定量测量等方面扮演着关键角色。随着深度学习算法和计算能力的不断发展，传统的光谱数据分析方法面临的挑战逐渐得到有效应对。该研究综述了深度学习在四大主要光谱技术—红外光谱、紫外光谱、核磁共振和质谱中的应用现状、技术优势以及未来发展趋势，分析了深度学习如何通过大数据训练、自动化特征提取、非线性建模等方法，提升光谱分析的精度和效率。随着计算能力的提升、深度学习模型的进一步优化以及大数据的不断积累，深度学习在化学计量检测中的应用，尤其是在光谱分析领域，正朝着更加智能化、自动化的方向发展，为化学分析技术带来革命性的变革，为科学研究和工业应用提供了强有力的支持。

本研究提出了一种边带分离接收机IQ通道幅相不平衡的新校准方法，该方法利用分离抑制比曲线系中不同曲线间抑制比偏差及曲线间增益不平衡变化信息构建方程组，并推导出求解过程，实现了仅需调整数字后端校准系数即可完成接收机幅相不平衡误差校准的目的。本研究基于该校准方法开展了MATLAB数值仿真实验，仿真结果表明，该方法能够实现超过80 dB的镜像抑制比，验证了校准方法的可行性与有效性。新方法解决了边带分离接收机传统校准方法需要在中频端口同时获取幅度和相位信息才能实现对接收机校准的缺点。

为了利用远程时间传递手段达到更好的溯源效果，同时提高时间量值溯源系统的可靠性，本研究采用多手段融合溯源方法，参考标准时间UTC(BIRM)，利用GNSS共视、光纤双向方式，结合铷钟驯服技术，研制了多手段时频溯源比对装置，基于该装置搭建时间远程溯源比对系统。通过试验验证，多手段时频溯源比对装置在远程国防用户站复现了与UTC(BIRM)同步的高性能实时时标，其中基于GNSS共视方式的实时时标同步偏差在±4 ns以内，基于光纤双向方式的实时时标同步偏差在±2 ns以内。

晶体振荡器是电子设备中的关键器件之一，广泛应用于移动通信、导航雷达和计量测试设备中。国内大量的频率源稳定度测试，均采用频率比对的测试方法，需要高稳参考源作为短期频率稳定度（阿伦方差）计量测试的参考，但通常计量用的高性能超稳晶振价格昂贵，且采购周期长，限制了很多工程项目的测试应用。介绍了一种具有优良短期频率稳定度的10 MHz恒温晶体振荡器（Oven Controlled Crystal Oscillator,OCXO），该产品采用TO封装的高精密真空冷压焊SC切晶体谐振器，振荡电路使用集电极输出的科尔皮斯电路，控温电路则为改进的双运放比例积分电路。测试结果表明，产品短期频率稳定度达1.46E-13/1 s、1.52E-13/10 s；相位噪声达到-120 dBc/Hz@1 Hz、-137 dBc/Hz@10 Hz、-147 dBc/Hz@100 Hz；在-40～70 ℃的工作温度范围内，频率温度稳定性达到±2.98E-10。在计量学、低轨卫星星座建设等领域具有广泛的应用前景和价值。

针对国内缺乏对脉冲磁场进行定值与量值溯源手段的问题，研制了一种基于法拉第磁致旋光效应的高准确度脉冲磁场测量装置。以某脉冲磁场发生装置为例，通过考察脉冲磁场发生装置的磁场强度与受影响偏振光的偏转角度之间的线性程度，来验证利用磁致旋光效应对强脉冲磁场进行溯源的可行性，结果表明脉冲磁场强度和光强变化幅值之间正弦拟合关系显著。利用偏振光光强作为中间介质将脉冲磁场和标准恒定磁场联系起来，提出了光程比与光强比两种方法，解决了针对强脉冲磁场进行计量考核的标准装置的溯源问题。

通过对随机误差和测量不确定度的定义和计算方法进行分析，确定了两者在性质上存在着相似性，同时两者之间又存在区别，随机误差是根据多次重复测量的结果计算得出标准差，不确定度不仅包含了统计方法得出的结果，还包含其他因素对校准结果可能产生的随机影响，通过对比分析可以有效促进读者对不确定度的理解。再以精密压力表不确定度评定为例，对利用典型不确定度评定报告，快速对实际校准数据开展不确定度评定进行探讨，同时对报告校准结果时给出实际不确定度提出建议。

水下声信道复杂，在传输微弱声波信号时常常会受到其他信号的干扰，为了得到更高的信噪比，通常会对水听器接收到的声波信号进行滤波处理。基于FPGA硬件平台，利用FIR滤波算法，并通过滤波器参数自解析算法实现截止频率和陡峭过渡带的精确控制，设计了一种用于水声计量的宽带程控滤波器，截止频率1 Hz~1.59 MHz可调，可配置为高通、低通、带通、带阻，带外衰减大于48 dB/Octave，可通过RS232、GPIB、LAN对计量级程控滤波器的参数进行配置。设计仿真和应用试验结果表明，该程控滤波器能适用于不同滤波需求的各类水下计量场景，参数灵活多变，实时性强，满足水声计量需求。

针对弗雷歇初始距离（Fréchet Inception Distance，FID）指标在跨域图像生成评估时约束力低的问题，提出了一种基于多层次特征对齐距离（Multi-Level Feature Alignment Distance,MLFAD）的域差计算方法。通过引入多层次特征提取与特征对齐机制，实现生成图像与真实图像在不同层次特征尺度分布差异的全面度量，更加精确地反映图像的细节和全局信息，大幅度增强了对生成图像的约束力。试验结果表明，MLFAD的表现显著优于FID，在图像翻译、风格迁移、图像修复和图像增强等跨域图像生成任务中，域差计算值分别降低了31.7%、26.8%、41.1%和34.6%。因此，MLFAD在跨域图像生成任务的评估中具有良好的准确性和稳定性，显著提升了生成图像的清晰度、细节还原度及色彩精准度。

环境中的杂散磁场以及电路部分产生的磁场会导致相干布居囚禁（Coherent Population Trapping,CPT）原子钟跃迁谱线的频移，从而影响其长期频率稳定度。为减小传统电加热温控设备引入的干扰磁场，研究采用了一种z型双层加热结构。通过有限元分析软件进行仿真，对比传统与新型加热片在原子气室中心产生的轴向磁场分布。结果显示，双层z型加热结构的干扰磁场强度约降低至传统加热片的0.05%，磁场均匀度提高了1 700倍以上。进一步调节双层加热片的各层电流，干扰磁场可减小到不足15 nT，且温度调节引起的磁场波动范围仅为0.33 nT。磁屏蔽环境下的测试结果与仿真相符，显著提升了CPT原子钟的长期频率稳定度。

基于离子微波钟的系统组成和工作原理，提出并利用Simulink平台构建了离子微波钟频率闭环控制系统的数学模型。该模型详细模拟了典型闭环控制过程中的动态响应，重点分析了比例-积分-微分（Proportional,Integral,and Derivative,PID）控制器的关键参数、闭环控制环路的响应时间以及离子数目衰减特性对系统稳定性和精度的影响。通过对上述参数的综合优化，明确了它们在提升系统性能中的作用机制，并探讨了不同参数配置对频率稳定性的影响规律。研究结果为离子微波钟的设计与优化提供了直观的仿真验证手段和理论依据，对提高微波钟的长期稳定性和精度具有重要的应用价值。该研究方法和结论可推广至其他基于频率控制的高精度时频设备，为相关领域的工程实践提供参考。

包含链路噪声的原子钟钟差数据总和噪声序列加权平均的链路噪声计算方法对于具有往复波动特征的链路噪声，理论上具有百分之百的校正效果。但对于不具有这一特征，或波动周期极长的链路噪声，该方法不能有效校正。因此该方法无法直接用于计算光纤时频传递链路的链路噪声。但若通过卫星双向时频传递链路，求得异地站之间的氢原子钟初始相位差、频差和频漂，即可解决这一问题，从而通过该方法求得光纤时频传递链路的链路噪声。仿真计算表明，将链路噪声计算偏差降低至0.1 ns以下，需要每个地面站中至少6台氢原子钟参与计算。该方法可以通过增加参与计算的原子钟数目，使计算偏差无限趋近于零。

时间尺度是全球各守时实验室主钟频率源驾驭的参考，是各守时实验室保持独立地方时的基础。由于多数守时实验室仅配备单一类型原子钟，因此采用一种时间尺度计算方法就可以取得良好的效果。我国时间工作向多型钟发展，采用单一时间尺度计算方法，将不能充分发挥不同类型原子钟性能优势，为更合理计算时间尺度，提出针对不同钟组配置选择不同时间尺度算法。首先对氢原子钟、铯原子钟两种常见的守时型原子钟特性进行分析，包括长短期波动、频率稳定度及频率漂移特性，随后给出动态类ALGOS模型。基于两种类型的原子钟分别采用动态类ALGOS时间尺度算法及AT1时间尺度算法进行计算并对比分析，结果表明：1)全铯钟钟组配置下，运用AT1时间尺度算法计算结果良好，产生的时间尺度频率稳定度（τ=1 h）达E-14量级，频率稳定度（τ=5 d）达E-15量级，长短期频率稳定度均优于动态类ALGOS的计算结果；2)全氢钟钟组配置下，运用动态类ALGOS算法良好，长期频率稳定度较使用AT1时间尺度算法提升。

发射光谱法作为测量等离子体关键参数的一种重要非介入式测量手段，现有常规的发射光谱测量方法虽能获取部分电子温度、电子密度等关键参数的信息，但是传统的发射光谱模型实际上包含了很多个原子能级的碰撞辐射过程，研究者们主要根据截面近似计算方法或经验公式对碰撞辐射过程涉及到的参数进行分析，其分析模型较为复杂。针对上述问题，开展了等离子体发射光谱法的简化分析研究，旨在建立一种应用于氩的750 nm和751 nm特征波长谱线的更加精简的发射光谱日冕模型，并搭建一套基于电感耦合等离子体源的试验系统实现等离子体电子温度和电子密度的非介入式测量，通过试验验证模型，为发射光谱法测量等离子体关键参数的研究提供技术参考。

随着激光吸收光谱技术在复杂工况应用和高精度测量需求方面的发展，超连续激光吸收光谱测量技术开始得到广泛关注。基于超连续激光吸收光谱的温度测量技术研究，发展了一种用于同步解算温度和浓度等参数的超连续光谱特征匹配法，并进行了仿真计算分析和试验验证。通过仿真计算得到的吸光度数据进行了300~2 600 K范围的温度解算，验证了该方法在温度准确测量方面的可行性。同时搭建测量系统，利用水分子在7 433~7 446 cm^-1范围内的光谱吸收进行了473~1 173 K共8个温度点的试验验证。通过基线修正参数、时频转换参数与待测参数的同步拟合，实现了基于超连续光谱特征匹配法的试验温度测量，温度测量的最大相对误差为-1.98%。试验结果证明了超连续光谱特征匹配法在温度测量方面的准确性。

角度测量是物理学的核心任务，已经从几何方法发展成高精度技术，其在科学研究、精密制造和卫星定位等领域发挥着重要作用，但目前非干涉法、干涉法、电磁和惯性法等传统角度测量方法在分辨率上都面临着固有的限制。因此，提出了一种角度到频率的转换测量技术，利用窄带干涉滤光片外腔半导体激光器对干涉滤光片角度变化的高灵敏响应，通过将干涉滤光片与被测对象固定连接，角度的微小变化将转换为激光频率的变化。结合稳定的参考频率源，通过拍频技术精确检测输出激光频率的变化，实现对被测装置角度的超高精度测量。与传统角度测量方法相比，此技术通过将角度测量转换为频率测量，显著提高了小角度精度测量的能力，目标达到0.000 1″量级的角度分辨率。