Temps et fréquence - Étalonnage

Commandes concernant les services d'étalonnages du CNRC

Le CNRC est responsable des étalons primaires canadiens de temps et de fréquence. Le Conseil effectue dans son laboratoire de mesure du temps des étalonnages basés sur ces étalons et offre des services qui permettent aux clients d'étalonner du matériel dans leurs propres installations. Le CNRC produit aussi l'échelle de temps officielle pour le Canada et est un des organismes qui contribuent à l'établissement de l'échelle de temps universelle coordonnée (UTC), l'échelle de temps internationale produite par le Bureau international des poids et mesures (BIPM). Les étalons SI du Canada sont coordonnés avec le UTC.

 Incertitudes
 Installations
 Services de laboratoire
 Services à distance
 Honoraires pour le Service

Pour renseignements: Dr. Jean-Simon Boulanger
Tél. (613) 993-5698

Incertitudes

Les incertitudes indiquées ici sont des incertitudes étendues correspondant à un intervalle de confiance d'environ 95%. Elles ont été obtenues en supposant que la distribution est normale et en multipliant l'incertitude-type (un écart-type) par un facteur de k = 2.

Installations

Le Groupe exploite un ensemble d'horloges atomiques comprenant trois étalons primaires de temps à jet de césium et deux horloges au césium commerciales. Ces horloges fonctionnent en continu et produisent l'échelle de temps du CNRC. En plus de ces horloges au césium, le laboratoire exploite des masers atomiques à hydrogène dont les fréquences stables de sortie sont utilisées dans l'évaluation de divers étalons.

Services de laboratoire

Le Groupe de temps et de fréquence effectue des étalonnages internes sur divers instruments comme des étalons commerciaux de fréquence atomique au césium, des étalons de fréquence au rubidium, des oscillateurs à quartz, des générateurs de signaux, des synthétiseurs, ainsi que des compteurs et minuteries électroniques. La dérive et la stabilité en fréquence d'un étalon de fréquence peuvent aussi être mesurées. L'incertitude de l'étalonnage ne dépend normalement que de la qualité de l'instrument étalonné. Les mesures sont basées sur l'étalon primaire au césium, dont l'incertitude est de 1 x 10-13 par rapport à la seconde SI. Sa stabilité en fréquence est de 10-14 en un jour. Des masers à hydrogène servent de référence avec une incertitude aussi bonne que 10-15 en 1000 secondes. Le temps indiqué par les horloges soumises au Conseil peut être raccordé aux échelles de temps d'autres pays, normalement avec une incertitude de moins de 100 ns.

Services à distance

Le Groupe aide les clients à effectuer des comparisons de temps et de fréquence raccordables avec le CNRC. Les comparaisons portent sur du matériel se trouvant chez le client et peuvent présenter des incertitudes en fréquence d'à peine 10-13. Les clients peuvent accéder à ce service en communiquant avec le laboratoire. Des comparaisons sont effectuées par signaux de télévision dans la région d'Ottawa, par signaux LORAN-C sur le réseau LORAN-C des Grands lacs ou à partir de satellites GPS (Service de positionnement global) partout au Canada. Le CNRC peut aussi aider un client à comparer la fréquence de son étalon à celle des échelles de temps d'autres laboratoires comme le BIPM, le PTB et le NIST.

Les utilisateurs peuvent effectuer des étalonnages de fréquence et obtenir de l'information sur l'heure à partir de divers signaux diffusés partout au Canada par le CNRC. La station radio à ondes courtes CHU diffuse des signaux horaires sur trois fréquences : 3,33 MHz, 7,335 MHz et 14,67 MHz, l'incertitude de la fréquence transmise étant de 5 x 10-12. Le CNRC diffuse aussi l'heure par signal téléphonique fourni au réseau AM de Radio-Canada qui la retransmet quotidiennement à 13h00, heure de l'est, en anglais et à 12h00, heure de l'est, en français. Un autre signal est affiché à l'horloge vidéo de la chaîne de câblodiffusion de la Chambre des Communes lorsque les débats parlementaires ne sont pas diffusés. L'heure peut aussi être obtenue en composant le (613) 745-1576 (anglais), le (613) 745-9426 (français) ou le (613) 745-3900 (code assimilable par l'ordinateur). L'utilisation de ces numéros comporte des frais d'appel interurbain.

Honoraires pour le service

Commandes concernant les services d'étalonnages du CNRC
NOUVELLES procédures en vigueur le 1er avril 2006.

 Mesures de temps
 Mesures d'intervalle de temps et de fréquence
 Stabilité en fréquence
 Longueur d'onde/Fréquence des lasers
 Services NTP authentifiés

Mesures d'intervalle de temps et de fréquence

(A33-07-02-01 to A33-07-02-06)

L'incertitude indiquée dans chacune des descriptions suivantes vaut pour la période de mesure donnée, seulement dans des conditions normales de laboratoire. L'étude des effets de la température ambiante, des autres facteurs environnementaux ou des paramètres des instruments n'est pas comprise. L'incertitude générale dépend de la stabilité de l'étalon à l'essai, autant pendant l'essai que pendant le transport à destination et en provenance du CNRC.

Des mesures répétées peuvent être effectuées sur demande. Des frais additionnels ne sont exigés que pour la période additionnelle d'essai et sont en général bien inférieurs à ceux de l'essai original. En général, l'étalonnage du matériel qui ne peut être relié électroniquement au système de mesure, par exemple des chronomètres ou des oscillateurs dont la sortie n'est pas standard, coûte plus cher et comporte une incertitude beaucoup plus grande que celle indiquée ci-dessous.

Stabilité en fréquence

(A33-07-03-01 to A33-07-03-02)

Pour chaque service décrit ci-dessous, la stabilité en fréquence est mesurée durant la période indiquée et dans des conditions normales de laboratoire. Il est préférable que l'appareil fonctionne à piles à sa livraison au CNRC. Si cela est impossible, il faut prévoir une période de réchauffement et indiquer pendant combien de temps l'appareil doit fonctionner au CNRC avant que les mesures puissent débuter.

Longueur d'onde/Fréquence des lasers

(A33-07-05-00 to A33-07-05-02)

La méthode d'étalonnage consiste à comparer la fréquence du laser
du client à celle de l'étalon national (fréquence connue) et à
mesurer le faible écart de fréquence. Ceci est réalisé en faisant
chevaucher les faisceaux de sortie des deux lasers de façon à ce
que le faisceau composite éclaire une photodiode à réponse très
rapide. Un signal dont la fréquence de battement est égale à
l'écart relativement faible entre les fréquences des deux lasers
est capté par la photodiode et mesuré par un fréquencemètre
étalonné.

Les mesures de fréquences sont effectuées à l'aide du laser du
CNRC, stabilisé sur une série de raies hyperfines de la transition
R(127) de l'iode, permettant de déterminer sans ambiguïtés la
fréquence du laser du client. Durant l'étalonnage, la fréquence du
laser du client est vérifiée à cinq reprises au cours d'une
période excédent trois heures pour déterminer la stabilité globale
et la reproductibilité de la fréquence. Des estimations de la
période de réchauffement du laser du client et de sa sensibilité à
l'effet de rétroaction optique sont aussi fournies.

Dans la plupart des étalonnages demandés, le laser hélium-néon de
633 nm du client est stabilisé en fréquence par une méthode
(stabilisation par polarisation, stabilisation Lamb, stabilisation
Zeeman) moins fiable que l'asservissement sur la fréquence de
résonance de l'iode. Pour ces types de lasers, la fréquence est
étalonnée avec une incertitude qui dépend de la stabilité, mais
qui n'est pas inférieure à 5 parties par 10^9, ce qui est plus que
suffisant pour la plupart des applications industrielles.

Les lasers hélium-néon des clients qui sont stabilisés sur l'iode
peuvent être étalonnés jusqu'à des incertitudes approchant les
limites du laser du CNRC qui, dans des conditions de
fonctionnement optimales, se compare au laser du BIPM avec une
incertitude de 2 parties par 10^-11. Des précautions et des mesures
additionnelles doivent être prises pour atteindre ce niveau de
performance, et les frais sont en conséquence plus élevés.

Étalonnage des lasers dans la plage de longueurs d'ondes 1511 à 1552 nm

On emploie un de deux systèmes au laser semblables construits par le CNRC pour faire ces étalonnages. La fréquence de ces systèmes est stabilisée par rapport à des lignes de résonance d'absorption saturée dans les composés 12C2H2 et 13C2H2 (acétylène). Nos lasers stabilisés à l'acétylène ont été étalonnés à plus de cent lignes différentes et sont traçables à la seconde du Système international (SI) par l'entremise du peigne de fréquences optiques du CNRC et de mesures de la différence de fréquences. Ces lasers sont étalonnés périodiquement avec le peigne de fréquences optiques du CNRC. Le grand nombre de lignes d'absorption dans la section de 1511 nm à 1552 nm du spectre permet d'étalonner les lasers des clients sur une grande partie de cette région au moyen de mesures des battements hétérodynes. La méthode d'étalonnage est semblable à celle décrite auparavant pour les lasers hélium-néon à 633 nm.

Étalonnage spécialisé des lasers dans les plages 550 à 1150 nm et 1530 à 1560 nm

Des étalonnages spécialisés de fréquences/longueurs d'ondes traçables à la seconde du SI par l'entremise du peigne de fréquences optiques du CNRC sont offerts pour les lasers dans les plages de longueur d'onde 550 à 1150 nm et 1530 à 1560 nm. La fréquence du laser est déterminée en mesurant le battement hétérodyne entre la laser du client et un élément unique du peigne optique. Les fréquences des éléments du peigne sont fixées en verrouillant la fréquence de répétition du peigne et son décalage sur un signal d'un maser à hydrogène étalonné. On peut ainsi obtenir une incertitude de moins de 10 Hz de 193 à 550 THz. En pratique, l'incertitude est déterminée par la reproductibilité et la stabilité du laser du client.

Pour renseignements:
Dr. Alan Madej
Phone: 613-993-9385
Email: alan.madej@cnrc-nrc.gc.ca

Services NTP authentifiés

(A33-07-06-01 to A33-07-06-03)

Le Conseil national de recherches du Canada (CNRC) offre des serveurs NTP (Protocole de temps sur le réseau) avec procédures d'authentification en option. À l'aide de l'authentification, le serveur d'un client peut avoir l'assurance de ce que les paquets de données d'Internet contenant l'horodateur NTP proviennent du CNRC. L'authentification est obtenue par chiffrement des données en format MD5 (Message Digest 5). L'utilisation de MD5 est limitée au Canada et aux Étas-Unis seulement.

À présent, il n' y a aucun frais pour l'utilisation du service NTP non authentifié. Pour recevoir le service NTPauthentifié, sur paiement d'un droit unique, le client recevra un code d'identification et un mot de passe sur un serveur NTP du CNRC. L'authentification est disponible sur nos serveurs strate-1 et strate-2.

Le client doit indiquer combien de serveurs seront utilisés pour la synchronisation et si chacun sera de strate-1 ou strate-2. Le client dont indiquer comment le code d'identification et le mot de passe seront envoyés, soit par téléphone, télécopieur, courriel ou courrier.