裝置概述
1.1功能概述
GDTS-600時間同步系統(tǒng)測試儀是一款高精度時間信號測量分析儀，能夠?qū)崟r測量和精確分析多種時間信號，同步顯示被測信號波形，自動生成測試報告，并通過USB接口保存數(shù)據(jù)。整個人機(jī)界面及功能按鍵的設(shè)計便于操作，外觀精巧，易于攜帶，可廣泛應(yīng)用于時間同步工業(yè)領(lǐng)域。
GDTS-600時間同步系統(tǒng)測試儀以GPS定位系統(tǒng)為時間基準(zhǔn)信號，精確測量并同步顯示當(dāng)前輸入的時間信號與UTC時間的偏差，確保時間信號測量的高準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和重復(fù)性。不僅能夠?qū)崿F(xiàn)時間信號的多通道測量，自動識別被測信號類型，如脈沖時間信號、IRIG-B碼、串口報文時間和網(wǎng)絡(luò)時間報文等，而且支持被測信號的連續(xù)性測量，實(shí)時顯示時間信號之間的比對結(jié)果，提供截屏功能，同時自動插入到測試報告中。不僅能對IRIG-B碼、PPS的波形及其時間準(zhǔn)確度進(jìn)行有效測量，還能模擬授時系統(tǒng)的各種運(yùn)行工況，輸出可控同步/誤碼信號，并記錄和分析被授時設(shè)備反饋的網(wǎng)絡(luò)報文，檢測其特性。GDTS-600時間同步系統(tǒng)測試儀通過配置SV和GOOSE的相關(guān)參數(shù)，可以對SV和GOOSE進(jìn)行報文特性分析。
此外，GDTS-600時間同步系統(tǒng)測試儀具有搬鐘功能，可在多種測試環(huán)境下使用，提供與基準(zhǔn)時間信號同步的輸出信號。
1.2關(guān)鍵技術(shù)與特點(diǎn)
1.多通道輸入，自適應(yīng)多種時間同步信號
采用兩個獨(dú)立模擬輸入通道，可進(jìn)行雙通道的同步采樣，輕松實(shí)現(xiàn)兩個通道信號的測量和對比分析。對于TTL信號、交流信號、空接點(diǎn)信號、RS485信號和RS232信號，采用統(tǒng)一的接口進(jìn)行接入，在系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行選擇切換，自適應(yīng)匹配相應(yīng)的處理電路。用戶只需要在操作界面中選擇要輸入信號的類型，系統(tǒng)自動切換到相應(yīng)信號的匹配電路，不再需要根據(jù)信號類型接入不同的接口，方便信號接入。
2.實(shí)時顯示被測信號的波形
在同類型測試設(shè)備中，采用雙波形實(shí)時顯示技術(shù)，提供以用戶體驗(yàn)為中心的人機(jī)交互界面。配有高清真彩液晶屏，除實(shí)時顯示UTC時間信息、被測信號測試結(jié)果、設(shè)備狀態(tài)信息外，也可以實(shí)時顯示被測信號的波形。支持中英文菜單顯示，功能按鍵及界面類似示波器，操作簡單易用，實(shí)現(xiàn)了良好的人機(jī)交互體驗(yàn)。
3.網(wǎng)絡(luò)報文PTP和NTP測量
網(wǎng)絡(luò)接口支持IEEE 1588v2（PTP）對時協(xié)議，采用基于硬件的時間標(biāo)記，時間戳精度高，可提供的時間和頻率精度，更可同時顯示被測設(shè)備的端口類型、UTC偏移、路徑延遲、未響應(yīng)次數(shù)、PTP時間等。同時，提供NTP/SNTP測試功能并顯示服務(wù)器IP地址、服務(wù)器mac地址、NTP路徑延遲、NTP時間延遲等。
4.自動生成測試報告，提供多種形式記錄測試結(jié)果
內(nèi)嵌USB接口，支持多種方式的U盤數(shù)據(jù)存儲：屏幕截圖，將界面上顯示的波形和測試結(jié)果以圖片的方式存儲；單個測試報告，將測試結(jié)果自動與國家標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行對比，分析被測信號的質(zhì)量，并將測試結(jié)果和對比結(jié)果保存到格式為xml的文檔中；連續(xù)性測試的結(jié)果，長時間連續(xù)將測試數(shù)據(jù)記錄到格式為csv的文檔中，可直接用Excel打開。
5.采用高速采樣模塊，采樣率達(dá)500MS/s
內(nèi)含高速采樣模塊，每個通道采樣率達(dá)500MS/s，測量分辨率達(dá)2ns，可實(shí)現(xiàn)輸入信號的高精度測量。
6.內(nèi)置高精度銣鐘或恒溫晶振，保證連續(xù)長時間自守時狀態(tài)的測試精度
采用銣原子鐘實(shí)現(xiàn)高精度自守時，銣原子鐘守時精度優(yōu)于1μs/天。采用現(xiàn)代閉環(huán)控制守時理論和卡爾曼數(shù)字濾波技術(shù)，利用外部時間基準(zhǔn)對銣鐘進(jìn)行控制和馴服。采用高性能FPGA進(jìn)行高精度時鐘控制，系統(tǒng)輸出的1PPS信號由內(nèi)部頻率源分頻得到，并同步于外部時間基準(zhǔn)輸出的1PPS信號的長期平均值，克服了由于外部時間基準(zhǔn)源的秒脈沖信號跳變所帶來的影響，使輸出的時間同步信號具有很高的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度，真正復(fù)現(xiàn)了“UTC時間基準(zhǔn)”。
7.支持搬鐘功能，內(nèi)置蓄大容量鋰電池可連續(xù)3小時不間斷工作
內(nèi)置大容量鋰電池，可在電池充滿電后且無接外接電源情況下能持續(xù)使用3小時，實(shí)現(xiàn)了裝置的高便攜性。同時，裝置本身具有高精度自守時功能，可輕松實(shí)現(xiàn)搬鐘功能。
8.采用外接天線、內(nèi)置天線的冗余設(shè)計，優(yōu)選外接天線，且含天線延時補(bǔ)償
提供高性能的GPS內(nèi)置接收天線，在無外接天線的情況下裝置能夠迅速完成時鐘的鎖定，方便用戶在各種環(huán)境下進(jìn)行測試。同時，通過設(shè)置天線的長度和高度，裝置能夠自動補(bǔ)償由于天線產(chǎn)生的延時，有效的減少了延時誤差。
9.可控同步/誤碼信號仿真輸出
模擬同步信號輸出功能，以測量被授時設(shè)備的響應(yīng)特性，既可輸出正確的時間同步信號，又可輸出可控的異常時間同步信號。主要包括：輸出同步信號的時間及間隔可控制；輸出的PPS/PPM/PPH脈沖波形可控，包括脈沖電平、脈沖寬度等特性；輸出的IRIG系列時間報文特性及報文內(nèi)容可控；輸出的網(wǎng)絡(luò)對時報文特性及內(nèi)容可控。
10.同步/誤碼效果反饋檢測
在可控的模擬時間同步信號的作用下，進(jìn)行被授時設(shè)備響應(yīng)報文的監(jiān)測分析研究，得到被授時設(shè)備的響應(yīng)特性。
11.SV、GOOSE報文分析
測試前通過配置菜單，對SV和GOOSE的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行配置，可以對SV和GOOSE報文的相關(guān)特性進(jìn)行測試，報文分析功能包括：SV傳輸延時、同步狀態(tài)、均勻度特性，GOOSE傳輸時延、開關(guān)量動作時間特性、心跳間隔等。
技術(shù)指標(biāo)
3.1裝置基本參數(shù)
表1
| 項目 | 主要技術(shù)指標(biāo) |
| 衛(wèi)星接收機(jī) | L1 C/A碼 靈敏度：–160 dBm 定位時間（TTFF）：冷啟動 < 1min 熱啟動 < 2s 1PPS時間準(zhǔn)確度：優(yōu)于 50ns |
| 顯示內(nèi)容 | 北京時間(年、月、日、時、分、秒)、工作狀態(tài)、信號波形、測試結(jié)果等 |
| 時間基準(zhǔn)信號輸入 | 北斗/GPS |
| 測試接口 | BNC接口(雙通道)、ST多模光纖接口(雙通道)、SFP網(wǎng)口 |
| 測試信號種類 | 1 PPS脈沖信號(TTL / RS485 / RS422 / RS232 / 空接點(diǎn) / 光纖) IRIG-B(DC)時間碼(TTL / RS485 / RS422 / RS232 / 光纖) IRIG-B(AC)時間碼 串口時間報文(RS485 / RS422 / RS232 / 光纖) PTP / NTP / SNTP網(wǎng)絡(luò)時間報文 SV、GOOSE報文分析 |
| 測試項目 | 測量：脈沖信號寬度、秒準(zhǔn)時沿的時間準(zhǔn)確度、時間準(zhǔn)確度標(biāo)準(zhǔn)差、上升沿時間、信號幅值、交流信號調(diào)制比等 解析：IRIG-B時間碼、串口時間報文、PTP / NTP / SNTP網(wǎng)絡(luò)時間報文、SV / GOOSE報文分析 |
| 測試分辨率 | 2ns |
| 輸出信號 | 1 PPS脈沖信號(TTL / RS485 / RS422 / 空接點(diǎn) / 光纖) IRIG-B(DC)時間碼(RS485 / RS422 / 光纖) IRIG-B(AC)時間碼 串口時間報文(RS232 ) PTP / NTP / SNTP網(wǎng)絡(luò)時間報文 |
| 自守時穩(wěn)定度 | 優(yōu)于50 ns/h |
| 平均時間 | 不小于50000h |
| 功率消耗 | ≤ 30W |
| 工作環(huán)境 | 工作溫度：-10℃ ～ +50℃ 濕度：5% ～ 95% 不結(jié)露 |
| 電磁兼容性 | 達(dá)到Ⅲ級標(biāo)準(zhǔn) |
| 電源 | 外接電源：AC 220V 內(nèi)置電池：可持續(xù)供電3小時 |
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