一、同步的概述
1、什么是同步
同时测量:操作同时发生,但无须严格同步;在一个系统中采集必须同时开始,严格同步;在多个系统中,多路采集要同时开始,严格同步。
2、同步测量
测量设备的开始相关性,前端设备开始后,后端设备同步启动测量
二、同步原理
1、共享一个主时基*和开始触发
(1)共享一个时基:消除相差,允许一个主时基下的不同采集率
(2)共享开始触发:确保任务同步开始
2、共享采样时钟
(1)定时的模拟和数字测量仅在采样时钟新上升沿更新
(2)源自主时基的采样时钟或源自外部
三、多设备同步
1、同步总线
数据传输总线不能传输定时和同步信号;如果在设备间共享内部信号,必须要建立同步总线,必须连接所有板卡,使其通过同步总线线缆同步。
2、PXI提供的定时和同步特性
(1)PXI触发总线
8TTL,触发,时钟以及握手信号
(2)系统参考时钟
10 MHz TTL,锁相环 偏差< 1 ns
(3)星型触发总线
每槽1条,星型结构,等长,无传播延迟
3、PXI定时与同步特性的益处
(1)实现同步的测量应用
—举例:针对机器自动化应用,同步地实现数据采集、运动控制以及图像采集
(2)提高测量精度
—举例:在激励-响应测试中,通过锁相环将数字化仪的采样时钟锁相至--个稳定的参考时钟
减少测试时间
—举例:通过DMM与矩阵开关的握手实现多个测试点的快速.切换和测试
4、多种基于PXI的同步
1、基于信号的多机箱同步方式
在系统定时槽位插入定时专用板卡,用更高精度的板载时钟取代背板时钟,板载TCXO,OCXO时钟,精度达50ppb。
2、基于时间的多系统同步
NTP (网络时间协议):使用时间参考(通常是一个NTP服务器)在以太网上进行时钟同步的协议
IEEE 1588:自主的将所有的时钟与Grandmaster时钟进行同步补偿网络的传输延迟
GPS: 一个PPS信号只是每一秒输出一个脉冲,并不包含特定的时间、日期或者是年的信息;一秒长的帧包含秒、分钟、日以及状态信息
基于GPS的同步系统配置一:
GPS同步到主机,主机和从机通过电缆共享时钟和触发(PXI6050)
基于GPS的同步系统配置二:
GPS同步到主机,通过IEEE-1588在本地和其他从机共享时间(PXI6050)
基于GPS的同步系统配置三:(PXI6050)
5、需要同步的典型应用案例
结构健康监测(SHM)
(1)在大型结构/建筑的多个区域测量和记录振动(应变)信号
(2)在后续的处理需要分析数据的关联性
(3)10HZ带宽的振动信号要求大约毫秒级的同步
噪声源定位
(1)麦克风阵列
(2)多通达、分布式的同步采集
(3)纳秒级的同步需求和专用的定时硬件
电力网监测
(1)跨区域监控电力质量
(2)—在众多分布的区域中进行采集和本地分析
(3)数据同步精度达1-10毫秒