CN208588932U - 同步现场测量仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开同步现场测量仪，包括电源模块，所述电源模块分别连接有时间差测量模块、时间稳定保持模块、数据采集存储模块和显示/输入模块，所述数据采集存储模块分别与所述时间差测量模块、时间稳定保持模块、电源模块和显示/输入模块连接，所述时间差测量模块与时间稳定保持模块连接，所述时间差测量模块包括两测量输入端，所述数据采集存储模块包括两时间码输入端；同步现场测量仪可长期稳定保持标准时间，同时直接测量多个时间偏差，多数据测量、长期延续测量，具备较强的数据处理能，避免了GNSS接收机高要求和连接天线带来的不便，便于携带和用于现场测量。

Description

同步现场测量仪

技术领域

本实用新型属于电路测量、时统测量相关技术领域，尤其涉及同步现场测量仪。

背景技术

随着科学的发展和社会进步，各行各业对时间准确性、同步性和保持能力都提出了越来越高的要求；准确的UTC时间或标准时间可以由卫星授时系统提供，也可以由经典的授时系统得到，标准时间在电力、交通、金融、作战、指挥等领域得到了极其广泛的应用；对时间的准确掌握和保持能力的要求、整个系统中各分装置的时间同步性（或时差）的要求通常为：±1×10^-6s至±1×10^-9s；各系统时间的保持与传播将会产生误差或错误，为了实现技术性能，必须对时间脉冲输出进行准确的测量、及时的校准；这就需要在系统的研制过程中进行测试和调试，在使用过程中进行测试和校准；保持时间的准确和同步，在实验室中通常使用时间测量器具，利用GNSS系统时间、或UTC时间、或规定的标准时间与被测量的时间进行比较、测量时差等。在工程技术方面，由于应用系统的时统输出接口少则数个、多则成百上千个，这就要求测试设备能够便于携带到现场、自身时间保持稳定、多数据测量、长期延续测量、数据存储量大、数据处理能力强；简单的GNSS接收机使用方便，但是时间准确度低，高准确度的GNSS接收机对使用要求高、天线复杂，使用不方便。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有的技术缺陷，提供同步现场测量仪，可以有效解决背景技术中的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是；

提供了同步现场测量仪，包括电源模块，所述电源模块分别连接有时间差测量模块、时间稳定保持模块、数据采集存储模块和显示/输入模块，所述数据采集存储模块分别与所述时间差测量模块、时间稳定保持模块和显示/输入模块连接，所述时间差测量模块与时间稳定保持模块连接，所述时间差测量模块包括两测量输入端，所述数据采集存储模块包括两时间码输入端，其中：

所述时间差测量模块还包括设有两所述测量输入端的输入调理单元、分别与输入调理单元连接的逻辑单元和幅度测量单元、与所述逻辑单元连接的时差形成单元、与所述时差形成单元连接的数字时差放大单元、与所述数字时差放大单元连接的计数器单元、以及与所述幅度测量单元通信连接的第一接口控制单元；所述第一接口控制单元分别与所述逻辑单元和计数器单元通信连接，所述时间差测量模块通过时差形成单元与时间稳定保持模块连接，所述时间差测量模块通过第一接口控制单元与数据采集存储模块通信连接。

进一步的，所述时间稳定保持模块包括高稳定度原子钟、与所述高稳定度原子钟连接的1PPS形成单元、与1PPS形成单元连接的1PPS分配单元、分别与1PPS分配单元连接的脉冲驱动器和时间发生器、与所述时间发生器通信连接的编码器、与所述编码器通信连接的第二接口控制单元；所述时间稳定保持模块通过脉冲驱动器与时间差测量模块的时差形成单元连接，所述时间稳定保持模块通过第二接口控制单元与数据采集存储模块连接。

进一步的，所述电源模块包括与外部电源连接的交直流变换器、与交直流变换器连接的不间断供电控制单元、与不间断供电控制单元连接的内部电池；所述电源模块通过不间断供电控制单元分别与时间差测量模块、时间稳定保持模块、数据采集存储模块和显示/输入模块连接。

进一步的，所述数据采集存储模块包括设有两所述时间码输入端的时间码解码单元、与所述时间码解码单元连接的PLC可编程芯片，所述数据采集存储模块通过PLC可编程芯片分别与时间差测量模块、时间稳定保持模块、显示/输入模块和电源模块连接。

进一步的，所述PLC可编程芯片通过第一适配接口与所述电源模块中的不间断供电控制单元通信连接。

进一步的，所述PLC可编程芯片通过第二适配接口与所述时间差测量模块和时间稳定保持模块连接。

进一步的，所述第二适配接口通过通信总线分别与时间差测量模块中的第一接口控制单元和时间稳定保持模块第二接口控制单元连接。

进一步的，所述PLC可编程芯片通过第三适配接口与所述显示/输入模块连接。

进一步的，所述脉冲驱动器设有与外部设备连接的1PPS输出接口。

本实用新型的有益效果：本实用新型同步现场测量仪可长期稳定保持标准时间，同时直接测量多个时间偏差，多数据测量、多时间比较，长期延续测量、具备较强的数据处理能，避免了GNSS接收机高要求和连接天线带来的不便，便于携带和用于现场测量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型同步现场测量仪的功能模块结构框图；

图2是本实用新型同步现场测量仪中时间差测量模块的功能模块结构框图；

图3是本实用新型同步现场测量仪中时间稳定保持模块的功能模块结构框图；

图4是本实用新型同步现场测量仪中数据采集存储模块的功能模块结构框图；

图5是本实用新型同步现场测量仪中电源模块的功能模块结构框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-5所示，根据本实用新型所述的同步现场测量仪，包括电源模块5，所述电源模块5分别连接有时间差测量模块1、时间稳定保持模块2、数据采集存储模块3和显示/输入模块4，所述数据采集存储模块3分别与所述时间差测量模块1、时间稳定保持模块2和显示/输入模块4连接，所述时间差测量模块1与时间稳定保持模块2连接，所述时间差测量模块1包括两测量输入端，所述数据采集存储模块3包括两时间码输入端，其中：

所述时间差测量模块1还包括设有两所述测量输入端的输入调理单元11、分别与输入调理单元11连接的逻辑单元12和幅度测量单元13、与所述逻辑单元12连接的时差形成单元14、与所述时差形成单元14连接的数字时差放大单元15、与所述数字时差放大单元15连接的计数器单元16、以及与所述幅度测量单元13通信连接的第一接口控制单元17；所述第一接口控制单元17分别与所述逻辑单元12和计数器单元16通信连接，所述时间差测量模块1通过时差形成单元14与时间稳定保持模块2连接，所述时间差测量模块1通过第一接口控制单元17与数据采集存储模块3通信连接。

本实施例中，所述时间稳定保持模块2包括高稳定度原子钟21、与所述高稳定度原子钟21连接的1PPS形成单元22、与1PPS形成单元22连接的1PPS分配单元27、分别与1PPS分配单元27连接的脉冲驱动器23和时间发生器24、与所述时间发生器24通信连接的编码器25、与所述编码器25通信连接的第二接口控制单元26；所述时间稳定保持模块2通过脉冲驱动器23与时间差测量模块1的时差形成单元14连接，所述时间稳定保持模块2通过第二接口控制单元26与数据采集存储模块3连接。

本实施例中，所述电源模块5包括与外部电源连接的交直流变换器51、与交直流变换器51连接的不间断供电控制单元52、与不间断供电控制单元52连接的内部电池53；所述电源模块5通过不间断供电控制单元52分别与时间差测量模块1、时间稳定保持模块2、数据采集存储模块3和显示/输入模块4连接。

本实施例中，所述数据采集存储模块3包括设有两所述时间码输入端的时间码解码单元31、与所述时间码解码单元31连接的PLC可编程芯片32，所述数据采集存储模块3通过PLC可编程芯片32分别与时间差测量模块1、时间稳定保持模块2、显示/输入模块4和电源模块5连接。

本实施例中，所述PLC可编程芯片32通过第一适配接口与所述电源模块5中的不间断供电控制单元52通信连接。

本实施例中，所述PLC可编程芯片32通过第二适配接口与所述时间差测量模块1和时间稳定保持模块2连接。

本实施例中，所述第二适配接口通过通信总线分别与时间差测量模块1中的第一接口控制单元17和时间稳定保持模块2第二接口控制单元26连接。

本实施例中，所述PLC可编程芯片32通过第三适配接口与所述显示/输入模块4连接。

本实施例中，所述脉冲驱动器23设有与外部设备连接的1PPS输出接口。

使用过程中，时间差测量模块1用于测量从测量输入端输入的脉冲输入信号如脉冲输入A和/或脉冲输入B与时间稳定保持模块2脉冲的时间差；

具体的，被测一路或两路的脉冲输入信号由测量输入端接入输入调理单元11，将脉冲输入信号分别传送给幅度测量单元13和逻辑单元12，一路通过幅度测量单元13进行脉冲幅度测量，并将脉冲幅度测量结果传送至第一接口控制单元17；另一路通过逻辑单元12进行逻辑和判断，然后将脉冲输入A和脉冲输入B依次送入时差形成单元14，得到脉冲输入信号与时间稳定保持模块1PPS标准时间脉冲的时间差值时差信号，数字时差放大单元15将时差信号放大，计数器单元16将放大的数字时差信号转化为时差数字量信号并传送到第一接口控制单元17，第一接口控制单元17通过数据总线将时差数字量信号和脉冲幅度测量结果传送到数据采集存储模块3。

时间稳定保持模块2用于保持高稳定的标准时间，作为时差测量的时间基准，为时间差测量模块1提供基准时间脉冲和时间码；

具体的，将1PPS 标准时间脉冲输出到时差测量模块1，时间码输出到数据采集处理存储模块3；通过电源模块5不间断供电，高稳定度原子钟21长期保持稳定的频率输出，经过1PPS形成单元22产生1PPS 标准时间脉冲，再由1PPS分配单元27分为两路输出：

其中一路送到脉冲驱动器23进行放大后送到时间差测量模块1的时差形成单元14作为时差测量的时间基准，时间发生器24根据编码器25的时间码，按照1PPS脉冲系列保持标准时间；当通信总线传送来校准时间命令时，第二接口控制单元26对编码器25进行时间码校正，并通过编码器25送到时间发生器进行时间保持；当通过通信总线采集标准时间码时，编码器25读出时间发生器24的时间码，并通过通信总线传送给数据采集处理存储模块3。

数据采集存储模块3是数据处理、控制中枢，通过通信总线数据总线对电源模块5、时间差测量模块1、时间稳定保持模块2和显示/输入模块4进行控制，对测量数据进行分析、计算、处理、存储，将得到测量结果送到显示/输入模块4进行显示，同时数据采集存储模块3也接受由显示/输入模块4中触摸屏输入的指令并执行；

具体的，上电后的PLC可编程芯片32初始化软件、初始化总线和各适配接口、初始化触摸屏；检测电源模块5供电，外电源供电或电池电压正常，继续工作，否则提示供电不足；通过通信总线和第二适配接口控制和采集时间差测量模块1数据和时间稳定保持模块2数据；通过第一适配接口控制和采集电源模块数据；通过第三适配接口控制触摸屏显示并检测触摸屏输入命令

当时间码输入端有时间码输入信号时间码A和/或时间码B时，时间码解码单元31分别对时间码输入信号进行译码，并送至PLC可编程芯片32进行处理，如果触摸屏输入校正时间码命令，则PLC可编程芯片通过第二适配接口将时间码信息校准时间命令送至时间稳定保持模块2，校正时间发生器24的时间码；PLC可编程芯片通过第二适配接口控制时间差测量模块1进行时差测量，并将测量结果的数字量采集回PLC可编程芯片进行处理和保存，通过第三适配接口显示在触摸屏上。

显示/输入模块4是整个装置的输入输出设备，该模块是一个触摸显示屏硬件整体；用于显示测量结果和输入控制指令，该模块通过触摸屏显示测量结果和装置信息、采用触摸方式进行指令输入，完成人机交互；

具体的，触摸屏是一个整体的触摸输入、显示输出液晶屏，通过第三适配几口与PLC可编程芯片32连接，进行数据交换。

电源模块5为各模块提供电能，当整个装置连接220V外部电源时，将外部电源转换为本装置各模块所需的各种电源，驱动设备正常工作；当没有外部电源连接时，由电源模块5中内部电池为整个装置提供电能，电源模块5的内部电池为时间稳定保持模块2提供不间断的电能，使时间基准得到稳定、连续的保持；

具体的，接通220V外电源时，由交直流变换器51将外电源转换成需要的直流电源，为装置供电、为内部电池53充电；当无有外部电源时，不间断供电控制单元52控制内部电池53对装置供电。

被测量信号可以是一个输入信号，或者是两个同时输入的信号，被测信号在时间差测量模块1中进行处理、测量，分别得到与时间稳定保持模块2提供的时间之差；数据采集存储模块3对测量的时间差进行处理和存储，显示和输入模块显示测量结果和装置的信息，通过触摸屏进行指令输入，控制整个装置运行。

同时最多可以测量两路时间信号，顺序可以对多个时间信号进行测量，长期可以保存测量信息和状态、进行延续测量；数据处理可以实现测量任意输入信号间的时间差、与被测系统内标准时间的差、与UTC时间差等。

为了得到被测时间与UTC时间的时差，可以先将UTC的时间信息连接到本装置的输入端，对UTC进行测量，并稳定的保持在时间稳定保持模块2中。

当被测得时间信息中有时间码时，本装置可以识别时间码，测量被测时间的时刻差。

综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，本实用新型同步现场测量仪可长期稳定保持标准时间，同时直接测量多个时间偏差，多数据测量、多时间比较、长期延续测量，具备较强的数据处理能，避免了GNSS接收机高要求和连接天线带来的不便，便于携带和用于现场测量。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.同步现场测量仪，其特征在于，包括电源模块（5），所述电源模块（5）分别连接有时间差测量模块（1）、时间稳定保持模块（2）、数据采集存储模块（3）和显示/输入模块（4），所述数据采集存储模块（3）分别与所述时间差测量模块（1）、时间稳定保持模块（2）和显示/输入模块（4）连接，所述时间差测量模块（1）与时间稳定保持模块（2）连接，所述时间差测量模块（1）包括两测量输入端，所述数据采集存储模块（3）包括两时间码输入端，其中：

所述时间差测量模块（1）还包括设有两所述测量输入端的输入调理单元（11）、分别与输入调理单元（11）连接的逻辑单元（12）和幅度测量单元（13）、与所述逻辑单元（12）连接的时差形成单元（14）、与所述时差形成单元（14）连接的数字时差放大单元（15）、与所述数字时差放大单元（15）连接的计数器单元（16）、以及与所述幅度测量单元（13）通信连接的第一接口控制单元（17）；所述第一接口控制单元（17）分别与所述逻辑单元（12）和计数器单元（16）通信连接，所述时间差测量模块（1）通过时差形成单元（14）与时间稳定保持模块（2）连接，所述时间差测量模块（1）通过第一接口控制单元（17）与数据采集存储模块（3）通信连接。

2.根据权利要求1所述的同步现场测量仪，其特征在于，所述时间稳定保持模块（2）包括高稳定度原子钟（21）、与所述高稳定度原子钟（21）连接的1PPS形成单元（22）、与1PPS形成单元（22）连接的1PPS分配单元（27）、分别与1PPS分配单元（27）连接的脉冲驱动器（23）和时间发生器（24）、与所述时间发生器（24）通信连接的编码器（25）、与所述编码器（25）通信连接的第二接口控制单元（26）；所述时间稳定保持模块（2）通过脉冲驱动器（23）与时间差测量模块（1）的时差形成单元（14）连接，所述时间稳定保持模块（2）通过第二接口控制单元（26）与数据采集存储模块（3）连接。

3.根据权利要求2所述的同步现场测量仪，其特征在于，所述电源模块（5）包括与外部电源连接的交直流变换器（51）、与交直流变换器（51）连接的不间断供电控制单元（52）、与不间断供电控制单元（52）连接的内部电池（53）；所述电源模块（5）通过不间断供电控制单元（52）分别与时间差测量模块（1）、时间稳定保持模块（2）、数据采集存储模块（3）和显示/输入模块（4）连接。

4.根据权利要求3所述的同步现场测量仪，其特征在于，所述数据采集存储模块（3）包括设有两所述时间码输入端的时间码解码单元（31）、与所述时间码解码单元（31）连接的PLC可编程芯片（32），所述数据采集存储模块（3）通过PLC可编程芯片（32）分别与时间差测量模块（1）、时间稳定保持模块（2）、显示/输入模块（4）和电源模块（5）连接。

5.根据权利要求4所述的同步现场测量仪，其特征在于，所述PLC可编程芯片（32）通过第一适配接口与所述电源模块（5）中的不间断供电控制单元（52）通信连接。

6.根据权利要求5所述的同步现场测量仪，其特征在于，所述PLC可编程芯片（32）通过第二适配接口与所述时间差测量模块（1）和时间稳定保持模块（2）连接。

7.根据权利要求6所述的同步现场测量仪，其特征在于，所述第二适配接口通过通信总线分别与时间差测量模块（1）中的第一接口控制单元（17）和时间稳定保持模块（2）第二接口控制单元（26）连接。

8.根据权利要求7所述的同步现场测量仪，其特征在于，所述PLC可编程芯片（32）通过第三适配接口与所述显示/输入模块（4）连接。

9.根据权利要求2所述的同步现场测量仪，其特征在于，所述脉冲驱动器（23）设有与外部设备连接的1PPS输出接口。