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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）。
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
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)。
图2 IEEE1588技术在IS8000中的应用
3 测试实例：电机效率评价
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。
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）。
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
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)。
图2 IEEE1588技术在IS8000中的应用
3 测试实例：电机效率评价
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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