一、同步的概述
1、什么是同步
同時(shí)測(cè)量:操作同時(shí)發(fā)生,但無(wú)須嚴(yán)格同步;在一個(gè)系統(tǒng)中采集必須同時(shí)開始,嚴(yán)格同步;在多個(gè)系統(tǒng)中,多路采集要同時(shí)開始,嚴(yán)格同步。
2、同步測(cè)量
測(cè)量設(shè)備的開始相關(guān)性,前端設(shè)備開始后,后端設(shè)備同步啟動(dòng)測(cè)量
二、同步原理
1、共享一個(gè)主時(shí)基*和開始觸發(fā)
(1)共享一個(gè)時(shí)基:消除相差,允許一個(gè)主時(shí)基下的不同采集率
(2)共享開始觸發(fā):確保任務(wù)同步開始
2、共享采樣時(shí)鐘
(1)定時(shí)的模擬和數(shù)字測(cè)量?jī)H在采樣時(shí)鐘新上升沿更新
(2)源自主時(shí)基的采樣時(shí)鐘或源自外部
三、多設(shè)備同步
1、同步總線
數(shù)據(jù)傳輸總線不能傳輸定時(shí)和同步信號(hào);如果在設(shè)備間共享內(nèi)部信號(hào),必須要建立同步總線,必須連接所有板卡,使其通過(guò)同步總線線纜同步。
2、PXI提供的定時(shí)和同步特性
(1)PXI觸發(fā)總線
8TTL,觸發(fā),時(shí)鐘以及握手信號(hào)
(2)系統(tǒng)參考時(shí)鐘
10 MHz TTL,鎖相環(huán) 偏差< 1 ns
(3)星型觸發(fā)總線
每槽1條,星型結(jié)構(gòu),等長(zhǎng),無(wú)傳播延遲
3、PXI定時(shí)與同步特性的益處
(1)實(shí)現(xiàn)同步的測(cè)量應(yīng)用
—舉例:針對(duì)機(jī)器自動(dòng)化應(yīng)用,同步地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、運(yùn)動(dòng)控制以及圖像采集
(2)提高測(cè)量精度
—舉例:在激勵(lì)-響應(yīng)測(cè)試中,通過(guò)鎖相環(huán)將數(shù)字化儀的采樣時(shí)鐘鎖相至--個(gè)穩(wěn)定的參考時(shí)鐘
減少測(cè)試時(shí)間
—舉例:通過(guò)DMM與矩陣開關(guān)的握手實(shí)現(xiàn)多個(gè)測(cè)試點(diǎn)的快速.切換和測(cè)試
4、多種基于PXI的同步
1、基于信號(hào)的多機(jī)箱同步方式
在系統(tǒng)定時(shí)槽位插入定時(shí)專用板卡,用更高精度的板載時(shí)鐘取代背板時(shí)鐘,板載TCXO,OCXO時(shí)鐘,精度達(dá)50ppb。
2、基于時(shí)間的多系統(tǒng)同步
NTP (網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議):使用時(shí)間參考(通常是一個(gè)NTP服務(wù)器)在以太網(wǎng)上進(jìn)行時(shí)鐘同步的協(xié)議
IEEE 1588:自主的將所有的時(shí)鐘與Grandmaster時(shí)鐘進(jìn)行同步補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的傳輸延遲
GPS: 一個(gè)PPS信號(hào)只是每一秒輸出一個(gè)脈沖,并不包含特定的時(shí)間、日期或者是年的信息;一秒長(zhǎng)的幀包含秒、分鐘、日以及狀態(tài)信息
基于GPS的同步系統(tǒng)配置一:
GPS同步到主機(jī),主機(jī)和從機(jī)通過(guò)電纜共享時(shí)鐘和觸發(fā)(PXI6050)
基于GPS的同步系統(tǒng)配置二:
GPS同步到主機(jī),通過(guò)IEEE-1588在本地和其他從機(jī)共享時(shí)間(PXI6050)
基于GPS的同步系統(tǒng)配置三:(PXI6050)
5、需要同步的典型應(yīng)用案例
結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)(SHM)
(1)在大型結(jié)構(gòu)/建筑的多個(gè)區(qū)域測(cè)量和記錄振動(dòng)(應(yīng)變)信號(hào)
(2)在后續(xù)的處理需要分析數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性
(3)10HZ帶寬的振動(dòng)信號(hào)要求大約毫秒級(jí)的同步
噪聲源定位
(1)麥克風(fēng)陣列
(2)多通達(dá)、分布式的同步采集
(3)納秒級(jí)的同步需求和專用的定時(shí)硬件
電力網(wǎng)監(jiān)測(cè)
(1)跨區(qū)域監(jiān)控電力質(zhì)量
(2)—在眾多分布的區(qū)域中進(jìn)行采集和本地分析
(3)數(shù)據(jù)同步精度達(dá)1-10毫秒