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如何做好同步數(shù)據(jù)采集的時(shí)間校準(zhǔn)?

2021-09-06 00:53:04·  來源：橫河測(cè)試測(cè)量  
　
多臺(tái)儀器的同步數(shù)據(jù)采集被廣泛地應(yīng)用在電力系統(tǒng)測(cè)試領(lǐng)域中。隨著工業(yè)4.0的不斷推進(jìn)，對(duì)于同步測(cè)量的時(shí)間精度的要求也在隨之不斷提高。橫河測(cè)試測(cè)量始終致力于為
 多臺(tái)儀器的同步數(shù)據(jù)采集被廣泛地應(yīng)用在電力系統(tǒng)測(cè)試領(lǐng)域中。隨著工業(yè)4.0的不斷推進(jìn)，對(duì)于同步測(cè)量的時(shí)間精度的要求也在隨之不斷提高。橫河測(cè)試測(cè)量始終致力于為用戶提供精準(zhǔn)高效的測(cè)量解決方案,在同步測(cè)量領(lǐng)域，我們也在不斷地追求更高精度的時(shí)間同步。

1  如何實(shí)現(xiàn)更高精度的同步測(cè)量？

在以往的同步測(cè)量系統(tǒng)中，通常會(huì)采用NTP協(xié)議進(jìn)行采集的同步化。NTP(Network Time Protocol)，中文名稱為網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議，是計(jì)算機(jī)對(duì)其時(shí)鐘源實(shí)現(xiàn)同步化的一種網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。它可以提供高精度的時(shí)間校準(zhǔn)，同時(shí)通過加密的方式來防止惡意的協(xié)議攻擊，以此來實(shí)現(xiàn)可靠的高精度時(shí)間同步。在WLAN的情況下誤差為幾十毫秒(ms)，在LAN的情況下誤差可以小于1毫秒(ms)。

然而隨著測(cè)量要求的不斷提高，傳統(tǒng)的NTP協(xié)議已經(jīng)無法滿足更高標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間同步要求。因此，PTP協(xié)議應(yīng)運(yùn)而生。PTP(Precision Time Protocol)，又稱IEEE1588協(xié)議，中文名稱為精確時(shí)間協(xié)議，旨在LAN的情況下提供更高精度的時(shí)間同步。但是，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，PTP協(xié)議需要得到硬件的支持，即只有支持PTP協(xié)議的儀器，才可以進(jìn)行更高精度的時(shí)間同步。因此，相對(duì)于NTP協(xié)議，PTP協(xié)議對(duì)測(cè)量?jī)x器有了更高的要求。

我們將應(yīng)用了PTP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)稱為PTP域。在此域中，有且只有一個(gè)同步時(shí)鐘，域內(nèi)的所有設(shè)備都與其保持時(shí)間同步。通常需要有一個(gè)“主端口（主機(jī)）”機(jī)器發(fā)送同步時(shí)鐘信號(hào)，并配合更高精度的延時(shí)測(cè)量算法，使其他機(jī)器以“從端口（從機(jī)）”的形式與同步時(shí)鐘信號(hào)始終保持高精度的時(shí)間同步關(guān)系（圖1）。

如何做好同步數(shù)據(jù)采集的時(shí)間校準(zhǔn)
圖1 PTP協(xié)議時(shí)間同步原理

2  支持PTP協(xié)議的橫河高精度同步測(cè)量方案

如何做好同步數(shù)據(jù)采集的時(shí)間校準(zhǔn)1

橫河的最新一代示波記錄儀DL950，高精度功率分析儀WT5000， 以及混合信號(hào)示波器DLM5000都對(duì)PTP協(xié)議提供了支持。其中DL950還可以作為主端口機(jī)器發(fā)送同步時(shí)鐘信號(hào)。并且通過集成軟件平臺(tái)IS8000，可以實(shí)現(xiàn)最多5臺(tái)儀器的高精度同步測(cè)量，能夠以 最小誤差實(shí)現(xiàn)跨越多通道功率和波形數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)同步(圖2)。誤差可以小于10微秒(μs)。

如何做好同步數(shù)據(jù)采集的時(shí)間校準(zhǔn)2
圖2 IEEE1588技術(shù)在IS8000中的應(yīng)用

3  測(cè)試實(shí)例：電機(jī)效率評(píng)價(jià)

如何做好同步數(shù)據(jù)采集的時(shí)間校準(zhǔn)3  如何做好同步數(shù)據(jù)采集的時(shí)間校準(zhǔn)4

舉個(gè)例子，電機(jī)效率是電動(dòng)汽車的一項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)，因?yàn)樾》倪M(jìn)就可能會(huì)增加行駛里程。所以這種效率測(cè)量需要用電機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩進(jìn)行準(zhǔn)確的同步功耗測(cè)量。
橫河高精度同步測(cè)量方案針對(duì)這種測(cè)試需求的優(yōu)勢(shì)顯而易見：利用集成軟件平臺(tái)IS8000來實(shí)現(xiàn)功率分析儀和高速記錄儀的高精度同步測(cè)量，使用IEEE1588 PTP技術(shù)，可以將來自WT5000功率分析儀和DL950示波記錄儀的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間同步，且誤差小于10μs，并且在同一時(shí)間軸上即可顯示精確的功率參數(shù)和波形。

如何做好同步數(shù)據(jù)采集的時(shí)間校準(zhǔn)5
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