[实用新型]时间综合测量仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种时间综合测量仪，该仪器除可精确测量IRIG，DCF77等时间码信号以外，尤其实现了对于NTP网络时间信号的直接精确测量，属于通信技术领域。

背景技术

随着科技的发展和社会的进步，许多行业对时间精度的要求也越来越高。在电力、交通、通信、金融等各个领域，精确的时间信号才能够保证各种自动化设备的正常运行，而1秒钟的时间差都有可能导致数据统计失误，造成无法挽回的经济损失。

目前针对这一问题普遍的解决方法是建立时间同步系统。即将绝对时间UTC应用于各大厂矿企业内，使得厂内有时间标记需求的设备能够使用同一个时间参照体系，从而实现各类设备内部时间的一致。

当前应用最成熟的是GPS卫星对时技术。GPS是美国的全球卫星导航系统，由24颗在空间运行的GPS卫星和地面控制站组成，在地球表面任一地点、任一时刻GPS卫星信号接收器都可收到足够多数量的GPS卫星信号。精确计算接收器所在当前空间位置和时间，其时间精度相对UTC时间误差可达纳秒级。GPS时钟是一个非常精确的时间源，绝大多数的时间同步网络都把它作为基准时间源。

获得时间信息后还要对信息进行分发和传输，才能够最终到达各种需要对时的装置。常用的时间信号格式有IRIG-B时间码、脉冲信号、时间报文等，以模拟或数字时间信号的方式进行传输。

当前国内许多电厂、变电站、通信大楼内分别建立了独立的GPS时间同步系统，但由于各站内的GPS性能良莠不齐，直接影响到时间基准信号的准确性；即使所有电站全部使用同样的GPS设备，当某些设备由于特殊原因无法接收GPS信号而切换到内部保持输出时，与其他正常运行的GPS设备也会造成信号的差异。因此仅实现局部的同步是远远不够的，迫切需要建立统一的时间同步网，即利用通信网络采用NTP网络时间协议进行对时已成为发展趋势。NTP接收装置可以通过TCP/IP网络、采用广播模式或请求模式，实现NTP客户机与NTP服务器的对时；还可用复杂的算法对传输过程中的时间延迟进行补偿，并且减轻多个由于同步源而产生的差错，实现了准确性达到毫秒级、甚至微秒级的时间服务。另外还可借由加密确认的方式来防止恶毒的协议攻击，保障了网络安全。NTP对时可利用原有的网络结构，距离不受任何限制，是一种更为先进、更为可靠的时间同步方式。

无论是局部区域的同步还是网同步，都需要以精确的时间信息为基础。一方面需明确各同步点的时钟信息是否准确，避免因设备老化或疏于维护造成经济损失；另一方面从主时钟到下游时钟或用户设备，往往由于传输距离或是网络堵塞造成时延，要消除这些时延也需要获取各点的时间精度，只有对时间进行精确的测量才能够保证数据的准确。

国内现有技术只能对1PPS时间脉冲信号进行测量，而对于NTP通过网络协议传播的信号精度无法直接测量，只能通过转换装置先将其转换为模拟或数字信号，再利用统计学推算，这显然无法满足当前时间同步组网的要求。

现有测量方法具体描述如下：

1.测量所用装置和仪表：

(1)基准参照时钟源，能跟踪GPS，相对UTC时间＜100ns，提供秒脉冲(1PPS)测量口，测量精度达10ns；

(2)数字示波器，能测试时间信号的波形和电平。

2.测量原理图

如附图1所示，将基准参照时钟源提供的1路1PPS信号和待测时间信号分别接入数字示波器的A、B端口，以基准参照时钟源信号作为触发将两路信号的波形进行对比，两路信号起始上升沿的相位差Δt定义为待测信号的精确度。

现有技术的主要缺点在于：

1.无法直接测量网络时间信号的精度，只能通过转换装置间接测量，无法保证测量的准确；

2.基准参照时钟源的选择无统一标准，参照物的不同可能导致最终测量结果的偏差；

3.人为读取相位差Δt，容易造成较大误差；

4.测量仪器较多，基准参照时钟源还需外接GPS天线，仪器之间接线繁琐。携带极为不便，不利于用户现场的信号测试。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种可实现包括NTP等网络时间信号在内多种时钟信号的直接测量，能获得高精度的时间测量结果，可消除测量结果读取的误差，且易于携带的时间综合测量仪。