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多设备间同步方案

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。

 

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2PXI提供的定时和同步特性

1PXI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

3PXI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

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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

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基于GPS的同步系统配置三:(PXI6050

 

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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

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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

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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

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