在测试与测量技术中,“同步”指进程在时间上的对齐。当两台测量设备同步运行时,它们的时钟保持完全一致——没有时钟滞后或超前。但为何同步如此重要?实践中又如何实现?
缺乏同步的后果
假设您的时钟慢了10分钟却浑然不知,会导致什么后果?可能错过火车或上班迟到。这些问题源于时钟未与准确参考源同步。若时钟与火车或工作场所的时钟同步,就不会有此困扰。此外,日常时钟本身存在误差,会随时间推移产生漂移。因此需不断根据世界时间调整,避免偏差过大。为此,现代时钟通常定期与更精确的时钟(如原子钟)同步。
测量技术同理。若测量设备未同步,可能引发严重问题:
- 不同设备记录的数据无法对齐甚至漂移;
- 各设备测量启动时间不一致,可能因事件过早发生而遗漏关键信息;
- 许多分析方法(如快速傅里叶变换FFT)依赖精确时间测量。若因未同步导致时间不准确,分析结果将失真。
如何实现同步
一种直观且简单的同步方法是通过触发信号。触发信号可由外部源(如原子钟)定期发送,各设备接收此信号后可避免时钟漂移(因其固有误差)。
通过时钟触发信号同步
但此方法的缺陷显而易见:无法实现绝对时间标定(如世界协调时UTC),因为无法确定触发信号到达各设备的传播时间。例如,某设备距触发源远100米,信号到达时间便更长。
为此,精确时间协议(PTP)应运而生。该协议中,高精度的主时钟(Grandmaster Clock)定期发送触发信号,其他设备响应并向主时钟回传自身时间信号。通过双向通信可计算信号传播时间并进行补偿,硬件精度成为唯一误差源。硬件越精准,时间同步越精确。
若需长距离或复杂地形下的同步,GNSS(全球导航卫星系统,如GPS)是理想替代方案。更多细节可参阅我们关于卫星导航的博客文章。
除PTP与GNSS外,还有其他同步技术各具优劣,例如IRIG(靶场仪器组)时间码和PPS(秒脉冲)信号。
现代测量技术的可能性
DEWETRON专注于高精度测试测量技术的研发与制造。我们的设备支持多种同步方案,包括PTP、PPS、IRIG、TRION同步总线、多种IRIG时间码及GNSS选项。表1概述了DEWETRON主要同步方案的关键信息,更多细节可参阅《同步白皮书》。
Tab. 1: Overview of DEWETRON’s synchronization options
DEWETRON测量系统采用模块化高灵活设计。例如,使用TRION-VGPS-V3或TRION-TIMING-V3模块可轻松集成GPS同步。此外,丰富模块与选件可满足多样化需求。配套的OXYGEN软件专为数据处理与评估优化。