如何做好同步数据采集的时间校准?

2021-09-06 00:53:04·  来源:横河测试测量  
 
多台仪器的同步数据采集被广泛地应用在电力系统测试领域中。随着工业4.0的不断推进,对于同步测量的时间精度的要求也在随之不断提高。横河测试测量始终致力于为
 多台仪器的同步数据采集被广泛地应用在电力系统测试领域中。随着工业4.0的不断推进,对于同步测量的时间精度的要求也在随之不断提高。横河测试测量始终致力于为用户提供精准高效的测量解决方案,在同步测量领域,我们也在不断地追求更高精度的时间同步。

1  如何实现更高精度的同步测量?

在以往的同步测量系统中,通常会采用NTP协议进行采集的同步化。NTP(Network Time Protocol),中文名称为网络时间协议,是计算机对其时钟源实现同步化的一种网络通信协议。它可以提供高精度的时间校准,同时通过加密的方式来防止恶意的协议攻击,以此来实现可靠的高精度时间同步。在WLAN的情况下误差为几十毫秒(ms),在LAN的情况下误差可以小于1毫秒(ms)。

然而随着测量要求的不断提高,传统的NTP协议已经无法满足更高标准的时间同步要求。因此,PTP协议应运而生。PTP(Precision Time Protocol),又称IEEE1588协议,中文名称为精确时间协议,旨在LAN的情况下提供更高精度的时间同步。但是,为了实现这个目标,PTP协议需要得到硬件的支持,即只有支持PTP协议的仪器,才可以进行更高精度的时间同步。因此,相对于NTP协议,PTP协议对测量仪器有了更高的要求。

我们将应用了PTP协议的网络称为PTP域。在此域中,有且只有一个同步时钟,域内的所有设备都与其保持时间同步。通常需要有一个“主端口(主机)”机器发送同步时钟信号,并配合更高精度的延时测量算法,使其他机器以“从端口(从机)”的形式与同步时钟信号始终保持高精度的时间同步关系(图1)。

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图1 PTP协议时间同步原理

2  支持PTP协议的横河高精度同步测量方案

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横河的最新一代示波记录仪DL950,高精度功率分析仪WT5000, 以及混合信号示波器DLM5000都对PTP协议提供了支持。其中DL950还可以作为主端口机器发送同步时钟信号。并且通过集成软件平台IS8000,可以实现最多5台仪器的高精度同步测量,能够以 最小误差实现跨越多通道功率和波形数据的精准同步(图2)。误差可以小于10微秒(μs)。

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图2 IEEE1588技术在IS8000中的应用

3  测试实例:电机效率评价

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举个例子,电机效率是电动汽车的一项关键指标,因为小幅改进就可能会增加行驶里程。所以这种效率测量需要用电机转速和扭矩进行准确的同步功耗测量。
横河高精度同步测量方案针对这种测试需求的优势显而易见:利用集成软件平台IS8000来实现功率分析仪和高速记录仪的高精度同步测量,使用IEEE1588 PTP技术,可以将来自WT5000功率分析仪和DL950示波记录仪的数据进行时间同步,且误差小于10μs,并且在同一时间轴上即可显示精确的功率参数和波形。

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