測(cè)量技術(shù)人員都熟悉這樣的場(chǎng)景：有三位同事需要通過數(shù)據(jù)采集測(cè)量通道來執(zhí)行不同的測(cè)量任務(wù)，而明天會(huì)面臨需要測(cè)量通道來完成更大測(cè)量任務(wù)的挑戰(zhàn)。通過多個(gè)數(shù)據(jù)采集設(shè)備同步的方法，可以解決這種困境的發(fā)生。那么具體工作原理是什么呢？

當(dāng)需要完成周期性重復(fù)的相同測(cè)量時(shí)，可使用經(jīng)典的多通道測(cè)量系統(tǒng)作為既定方案。當(dāng)有時(shí)需要多通道測(cè)量，有時(shí)需要少量通道測(cè)量，且可以同時(shí)完成不同的測(cè)量任務(wù)時(shí)，就需要更高的系統(tǒng)靈活性。你可以通過購買幾個(gè)相同的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，但成本高昂，該解決方案基本上滿足不了靈活性使用的應(yīng)用情況。其他制造商價(jià)格相對(duì)低廉的替代方案除了測(cè)量結(jié)果可能不準(zhǔn)確外，其劣勢(shì)在于用戶首先熟悉操作原理，更不要說系統(tǒng)安裝和不熟悉制造商特定的軟件帶來的影響。另一方面，如果高質(zhì)量的設(shè)備和軟件可以靈活地用于各種測(cè)量任務(wù)，那么這將顯著提率并節(jié)省采購成本。將智能化的單個(gè)設(shè)備都組合在一起是提率和節(jié)省成本的基礎(chǔ)。

通過精密時(shí)間協(xié)議（PTP）同步的系統(tǒng)解決方案

采集測(cè)量信號(hào)時(shí)，將測(cè)量信號(hào)同步非常重要，否則測(cè)試結(jié)果可能會(huì)出錯(cuò)。大體上，可通過兩種方式同步。傳統(tǒng)方案：將帶有系統(tǒng)時(shí)鐘的獨(dú)立線路運(yùn)行在每個(gè)設(shè)備上，并確保同步記錄相應(yīng)的測(cè)量值（采樣）。另一種方案是為每個(gè)設(shè)備裝備精密時(shí)鐘并周期性同步。

PTP根據(jù)IEEE 1588-2008標(biāo)準(zhǔn)（相當(dāng)于PTP V2）闡述了不借助輔助電纜調(diào)整本地網(wǎng)絡(luò)組件時(shí)鐘，使其達(dá)到亞微秒級(jí)精度的復(fù)雜方法。如果現(xiàn)在提供的測(cè)量值具有準(zhǔn)確的時(shí)間標(biāo)識(shí)，多種設(shè)備的數(shù)據(jù)可以在上級(jí)計(jì)算機(jī)上匯總，通過時(shí)間戳及時(shí)顯示。

什么是精密時(shí)間協(xié)議（PTP）？

精密時(shí)間協(xié)議（PTP）的優(yōu)點(diǎn)是用戶不必再擔(dān)心同步問題。設(shè)備自行通過普通網(wǎng)線同步。只是拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)符合PTP要求。因此，各個(gè)PTP設(shè)備之間不得存在具有PTP功能的交換機(jī)，因?yàn)樗鼈儾荒鼙ＷC數(shù)據(jù)包始終以相同的速度發(fā)送。

PTP能識(shí)別兩種時(shí)鐘類型：主機(jī)和從機(jī)。從機(jī)分別與相應(yīng)的主機(jī)同步。根據(jù)“佳主機(jī)時(shí)鐘算法”（BMC）自動(dòng)確定設(shè)備組合中的時(shí)鐘。從選擇的“高主機(jī)”開始同步，然后同步下一個(gè)可能在下一階段作為主機(jī)的從機(jī)。初始化成功后，定期檢查同步性，并在時(shí)重新校準(zhǔn)時(shí)鐘。

火箭推進(jìn)試驗(yàn)臺(tái)示例：PTP同步型LabAmp，型號(hào)5167A和516，用于6個(gè)組件的力測(cè)量以及與燃燒室內(nèi)燃燒不穩(wěn)定性相關(guān)的3次壓力波動(dòng)測(cè)量。

在實(shí)踐中運(yùn)用精密時(shí)間協(xié)議（PTP）– 搭配kistler設(shè)備的應(yīng)用示例

PTP實(shí)施過程中呈現(xiàn)出了質(zhì)量差異。越靠近信號(hào)的實(shí)際數(shù)字化時(shí)間實(shí)施PTP，同步就越。因此，對(duì)于kistler的KiDAQ設(shè)備和LabAmp設(shè)備來說，數(shù)字化后的測(cè)量值可立即在模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器后的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）中獲取時(shí)間戳。從而可以實(shí)現(xiàn)亞微秒級(jí)的精度。

同步測(cè)量時(shí)，可以靈活地組合使用數(shù)個(gè)KiDAQ和LabAmp數(shù)據(jù)采集設(shè)備。以此提供一個(gè)可任意擴(kuò)展的靈活測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)不存在擴(kuò)展限制。例如，壓電加速度傳感器的高動(dòng)態(tài)信號(hào)可以通過 LabAmp 516獲取并結(jié)合溫度、電壓和連接在KiDAQ數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)上的壓阻式壓力信號(hào) 同步。此時(shí)連接設(shè)備的數(shù)量并不重要。由于各種KiDAQ采集模塊的種類豐富，所以實(shí)際上沒有不能覆蓋的傳感器類型。

從軟件方面來說，KiStudio Lab著眼未來。在這里測(cè)試配置、測(cè)量和數(shù)據(jù)分析都十分快速、簡單、直觀。隨著時(shí)間的推移，基于網(wǎng)絡(luò)的測(cè)量軟件也可以接管各種kistler現(xiàn)有軟件工具的功能并不斷擴(kuò)展新功能。

結(jié)論

通過精密時(shí)間協(xié)議（PTP），kistler的各個(gè)KiDAQ和LabAmp數(shù)據(jù)采集設(shè)備可以方便且經(jīng)濟(jì)地組合成一個(gè)更大的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，無需額外的同步線路。系統(tǒng)自動(dòng)在后臺(tái)高精度同步，并便捷地調(diào)取采集的數(shù)據(jù)。