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1967年第十三届国际计量大会(CGPM)通过了秒的新定义，秒定义由天文秒变为原子秒，至此，秒成为了目前各科学测量中准确度最高的物理量。铯原子喷泉钟是复现秒定义的基准装置，也是目前各国复现秒定义的最主要手段。中国科学院国家授时中心自2006年开展NTSC-F1基准型铯原子喷泉钟的研究，并于2012年实现了闭环锁定，目前不确定度已经达到3E-15。中国科学院国家授时中心在对NTSC-F1进行系统改进和维护升级的同时，也开展了新一代NTSC-F2铯原子喷泉装置的研究，有望使新型铯原子喷泉钟的稳定度与不确定度提升到国际先进水平。时序控制系统作为铯原子喷泉钟的子系统之一，在喷泉钟的运行过程中发挥着重要的作用，是日常实验直接操作的平台。目前的NTSC-F1时序控制系统由于硬件版本较低，通道更新率、输出分辨率较难提升，影响了时序控制精度;现有时序控制系统软件通用性不理想，上手难度较高，时序信号的各项参数修改设定比较繁琐，操作多有不便。基于NTSC-F1时序控制系统的研究基础与现有问题，需要研制性能更优的时序控制系统应用于NTSC-F2铯原子喷泉钟。本文围绕中国科学院国家授时中心正在自主研发的新一代铯原子喷泉钟NTSC-F2展开，对铯喷泉钟系统时序控制系统进行全面分析研究，研制出一套界面友好，通用性较强的时序控制系统。论文的研究主要内容包含以下几个方面: 1.完成NTSC-F2时序控制系统的设计。针对NTSC-F2铯原子喷泉钟对控制系统的要求，对时序控制系统的硬件进行选型，并根据用户的需求结合硬件在LabWindows/CVI平台上编写铯原子喷泉钟的控制程序研制了一套界面友好，可供实验人贝自主操作的时序控制系统。 (1)设计可操作性较强时序控制系统。能够同步输出19路控制时序，亦可独立输出某路时序。时序各项参数可直接在界面是统一修改设定。 (2)拓展时序控制系统主体功能，能利用时序控制系统实现数据存储、运算、同步调控DDS频率。同时建立系统操作帮助功能，强化系统的可操作性。 2.对时序控制系统进行了相关测试，测试表明系统运行稳定可靠，软件控制下的各硬件运行状态良好，输出时序满足NTSC-F2铯原子喷泉钟对控制的需求。 (1)时序信号输出可靠，可控制性强。输出信号各项参数与设定值完全一致。 (2)时序输出同步性能优越，在300ns以内。