在測試與測量技術中,“同步”指進程在時間上的對齊。當兩臺測量設備同步運行時,它們的時鐘保持完全一致——沒有時鐘滯后或超前。但為何同步如此重要?實踐中又如何實現?
缺乏同步的后果
假設您的時鐘慢了10分鐘卻渾然不知,會導致什么后果?可能錯過火車或上班遲到。這些問題源于時鐘未與準確參考源同步。若時鐘與火車或工作場所的時鐘同步,就不會有此困擾。此外,日常時鐘本身存在誤差,會隨時間推移產生漂移。因此需不斷根據世界時間調整,避免偏差過大。為此,現代時鐘通常定期與更精確的時鐘(如原子鐘)同步。
測量技術同理。若測量設備未同步,可能引發嚴重問題:
- 不同設備記錄的數據無法對齊甚至漂移;
- 各設備測量啟動時間不一致,可能因事件過早發生而遺漏關鍵信息;
- 許多分析方法(如快速傅里葉變換FFT)依賴精確時間測量。若因未同步導致時間不準確,分析結果將失真。
如何實現同步
一種直觀且簡單的同步方法是通過觸發信號。觸發信號可由外部源(如原子鐘)定期發送,各設備接收此信號后可避免時鐘漂移(因其固有誤差)。
通過時鐘觸發信號同步
但此方法的缺陷顯而易見:無法實現絕對時間標定(如世界協調時UTC),因為無法確定觸發信號到達各設備的傳播時間。例如,某設備距觸發源遠100米,信號到達時間便更長。
為此,精確時間協議(PTP)應運而生。該協議中,高精度的主時鐘(Grandmaster Clock)定期發送觸發信號,其他設備響應并向主時鐘回傳自身時間信號。通過雙向通信可計算信號傳播時間并進行補償,硬件精度成為唯一誤差源。硬件越精準,時間同步越精確。
若需長距離或復雜地形下的同步,GNSS(全球導航衛星系統,如GPS)是理想替代方案。更多細節可參閱我們關于衛星導航的博客文章。
除PTP與GNSS外,還有其他同步技術各具優劣,例如IRIG(靶場儀器組)時間碼和PPS(秒脈沖)信號。
現代測量技術的可能性
DEWETRON專注于高精度測試測量技術的研發與制造。我們的設備支持多種同步方案,包括PTP、PPS、IRIG、TRION同步總線、多種IRIG時間碼及GNSS選項。表1概述了DEWETRON主要同步方案的關鍵信息,更多細節可參閱《同步白皮書》。
Tab. 1: Overview of DEWETRON’s synchronization options
DEWETRON測量系統采用模塊化高靈活設計。例如,使用TRION-VGPS-V3或TRION-TIMING-V3模塊可輕松集成GPS同步。此外,豐富模塊與選件可滿足多樣化需求。配套的OXYGEN軟件專為數據處理與評估優化。