TWI594091B - Time correction method and system thereof - Google Patents

Description

時間校正方法及其系統

本發明係有關於一種時間校正方法及其系統，更詳而言之，尤指一種直接比對原級標準時間值和待校正時間值之時間校正方法及其系統。

「時間」為日常生活中最常見的物理量，舉凡工業生產、商業、醫療、民生等領域，均常以時間作為基本定量單位，而時間中最小單位為秒，於物理定義上，1秒係銫原子(cesium atom)的電子在兩能階中躍遷9,192,631,770次所經歷時間。

於2001年，美國國家標準科技研究院(NIST)針對300隻操作於32768Hz石英時間基準振盪器的手錶量測時間準確度，只有70%的手錶時間誤差落於為1sec/per day，其中，測試上常會因為時間振盪電路、雜散電容、溫度漂移、震動、衝擊、和老化等原因造成時間誤差，因此高精密的時間校正極為重要。

然而常見的碼表/計時器校正方法，常可分為(1)直接比對法(direct comparison method)、(2)累計法(totalize method)、(3)時間基準法等(time base method)，其中，前述校 正方法(1)和(2)係量測待測件的時間間隔，與時間間隔參考標準比對，就直接比對法而言，時間間隔參考標準為一訊號源，通常以音頻調音(audio tone)形式廣播，由各國的國家度量衡研究院(NMI)管制，例如：本國的國家時間與頻率標準實驗室。而累計法，時間間隔參考標準由合成的信號產生器(synthesized signal generator)、多功能計數器(universal counter)、和追溯性頻率標準(traceable frequency standard)等組成。方法3係為時間基準法，為一頻率測量的校正法，比對待校件的時間基準振盪器與追溯性頻率標準的頻率。

上述三種校正方法中，直接比對法為最常見的校正方法，只需要少許的校正裝備，但相較於其它兩種方法，有最大的量測不確定度；而時間基準法，碼表/計時器的時間基準振盪器能直接量測亦快速地校正，有最小的量測不確定度，不過，因只校正時基頻率，沒有執行功能測試，於碼表/計時器的時基頻率與時間間隔關係的驗證也就不明確；累計法的量測不確定度介於直接比對法、時間基準法之間。綜觀而言，碼表/計時器的量測不確定度主要來自於人的反應時間，如直接比對法的聽覺反應、和累計法的視覺反應。

因此美國國家標準技術研究中心(NIST)提出光學式累計法(photo totalize method)，其校正方式為當待校件和該校正系統的計數器同時計數時間時，於一定時間後，利用高速相機拍取待校件及校正系統之計時器，進行執行時間內 之圖片比對，由於只截取啟始及結束時間的圖片，量測不確定度受限於碼表/計時器的顯示解析度。

有鑑於顯示解析度之問題，香港標準校正實驗室(SCL)修正光學式累計法的缺點，發表錄影式累計法(video totalize method)，使用240畫面/每秒(fps)高速錄影機擷取兩者照片，即每4.16ms擷取一畫面，當碼表/計時器的最小解析度位數改變時，即能擷取影像，避免光學式累計法的顯示解析度的問題，然而，該種校正方法於執行上，所需之設備繁多，且無法直接判斷其差異值。

請參閱第1圖係為本國專利第I273367號示意圖，如圖所示，該發明係由外部提供一時脈訊號11，利用該裝置之暫存器12接收該時脈訊號，該暫存器12接收到該時脈訊號時，該暫存器12產生一啟動訊號，啟動該裝置內之校正控制單元13進行校正動作，於啟動校正動作時同時啟動第一計數單元14及第二計數單元15，該第一計數單元14累計外部輸入之時脈數目，而第二計數單元15累計待校正元件的時脈數目，第一計數單元14累計由輸入端輸入一定數量時後，同時停止該第一計數單元14及第二計數單元15，透過比對該第一計數單元14，及第二計數單元15所產生之數目，達到校正該被校正元件之目的，然而，該種校正方式僅可得到待校正元件與校正控制單元之時脈數目差異值，無法直接獲得其時間之差異值。

請參閱第2圖係為本國專利第I327688號示意圖，如圖所示，校正裝置適用於可攜式裝置。該校正裝置係包括一計數器21，一處理模組22，一校正計時器24；該可攜式裝置包括一即時時鐘23，該即時時鐘23可提供相對應之時間值TV₁~TV₃。該計數器21根據校正計時器23啟動而開始計數，而校正計時器24係藉由一參考時脈而開始計時，處理模組22紀錄第一索引值ID₁及第二索引值ID₂，並將索引值ID₁與ID₂之間的差異轉換成一校正時間值，最後將時間值TV₁加上一校正時間值，便可求得時間值TV₂，以調校及時時鐘的時間，所以，該技術需透過索引值差異來計算，比較兩裝置之時間差異，但由於校正裝置的系統繁忙而使得處理模組22無法即時記錄索引值ID₂，將必須考慮延遲紀錄之問題。

鑒於上述習知技術之缺點，本發明主要之目的在於提供一種時間校正方法及其系統，以直接啟動、中斷的方式，獲得原級標準時間模組及待校正時間裝置之時間誤差值。

本發明另一目的在於提供一種時間校正方法及其系統，利用直接顯示原級標準時間及待校正時間裝置時間之方式，無須再透過運算及索引值轉換，即可得到原級時間標準值及校正時間值，藉以達到降低校正成本及時間之目的。

本發明又一目的在於提供一種時間校正方法及其系統，利用原級標準時間模組及待校正時間裝置本身顯示 測定時間值，無須增加繁雜設備與計算時間，造成因系統繁忙之時間延遲，進一步達到降低校正困難度及成本之目的。

本發明再一目的在於提供一種時間校正方法及其系統，透過控制啟動、關閉電路方式，藉以達到避免人員誤差，進一步提高校正準確性之目的。

為達上述之目的，本發明係提供一種時間校正方法及其系統，其系統係包括一用以產生原級時間標準值之原級時間標準模組，一用以產生一待校正時間值之待校正時間裝置，以及一電性連接該原級時間標準模組及該待校正時間裝置之時間校正電路模組。設定該待校正時間裝置的待校正時間，透過啟動、中斷原級標準時間模組及該待校正時間裝置的方式，藉以得到該原級時間標準值及該待校正時間值之誤差值，進一步達到調校時間裝置之目的。

11‧‧‧時脈訊號

12‧‧‧暫存器

13‧‧‧校正控制單元

14‧‧‧第一計數單元

15‧‧‧第二計數單元

21‧‧‧計數器

22‧‧‧處理模組

23‧‧‧即時時鐘

24‧‧‧校正計時器

41‧‧‧原級時間標準模組

42‧‧‧待校正時間裝置

43‧‧‧時間校正電路模組

411‧‧‧訊號產生單元

412‧‧‧計數單元

431‧‧‧電源供應單元

432‧‧‧繼電器

413‧‧‧原子鐘

ID₁‧‧‧第一索引值

ID₂‧‧‧第二索引值

TV₁‧‧‧第一時間值

TV₂‧‧‧第二時間值

T1‧‧‧原級時間標準值

T2‧‧‧待校正時間值

S1~S4‧‧‧時間校正方法之步驟流程

第1圖係為本國專利第I273367號示意圖；第2圖係為本國專利第I327688號示意圖；第3圖係為本發明時間校正方法之步驟流程圖；第4圖係為本發明時間校正系統之系統示意圖；

以下係藉由特定的具體實例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容瞭解本 發明之其他優點與功效。

請參閱第3圖係為本發明時間校正方法之步驟流程圖，如圖所示，步驟1(S1)：提供一振盪頻率；步驟2(S2)：接收該振盪頻率轉換為相對應之原級時間標準值，其中，該振盪頻率係由訊號產生單元產生，透過計算該振盪頻率產生相對應之原級時間標準值，該時間值係為該原級時間標準值，而該振盪頻率亦可透過該訊號產生器電性連接一原子鐘，利用該原子鐘得到較高標準之原級標準頻率，進一步得到一較高標準之原級標準時間值；步驟3(S3)：提供一待校正時間值，該待校正時間值係由待校正時間裝置所產生之時間；步驟4(S4)：設定一待校正時間值，於該待校正時間內產生該原級時間標準值及該待校正時間值，得到該原級時間標準值及該校正時間值之時間誤差值，進一步達到調校時間裝置之目的。

請參閱第4圖係為本發明時間校正系統之系統示意圖，如圖所示，該系統係包括用以產生一原級時間標準值T1之原級時間標準模組41、用以產生一待校正時間值T2，及設定待校正時間值之待校正時間裝置42、電性連接該原級時間標準模組41，及該待校正時間裝置42之時間校正電路模組43，其中，該原級時間標準模組41係包括一訊號產生單元411 及一計數單元412，利用該訊號產生單元411電性連接一原子鐘413，產生一原級標準頻率，透過該計數單元412電性連接該訊號產生單元411，接收該訊號產生單元411產生之原級標準頻率，將該原級標準頻率轉換為一原級時間標準值T1，該時間校正電路模組43係包括一電源供應單元431及一繼電器432，且該電源供應單元431係與該繼電器432電性連接，電源供應單元控制繼電器之作動，透過設定該待校正時間裝置42的待校正時間，於該待校正時間內，該繼電器432之作動啟動該原級時間標準模組41，及該待校正時間裝置42進行時間量測，於該待校正時間終止時，該繼電器432之作動，中斷原級時間標準模組41及待校正時間裝置之時間量測，得到該待校正時間內之原級時間標準值T1及待校正時間值T2，比對該原級時間標準值T1，及該校正時間值T2得到兩時間之誤差值，進一步達到調校時間裝置之目的。

上述之實施例僅為例示性說明本創作之特點及其功效，而非用於限制本創作之實質技術內容的範圍。任何熟習此技藝之人士均可在不違背本創作之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與-變化。因此，本創作之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。

41‧‧‧原級時間標準模組

42‧‧‧待校正時間裝置

43‧‧‧時間校正電路模組

411‧‧‧訊號產生單元

412‧‧‧計數單元

413‧‧‧原子鐘

431‧‧‧電源供應單元

432‧‧‧繼電器

T1‧‧‧原級時間標準值

T2‧‧‧待校正時間值

Claims (10)

1. 一種時間校正方法，其校正方法步驟係包括：提供一振盪頻率；接收該振盪頻率轉換為相對應之原級時間標準值；提供一待校正時間值；設定一待校正時間值，於該待校正時間內接收該原級時間標準值及該待校正時間值，得到該原級時間標準值及該待校正時間值之時間誤差值，進一步達到調校時間裝置之目的。
2. 如申請專利範圍第1項所述之時間校正方法，其中，該振盪頻率係由訊號產生單元產生。
3. 如申請專利範圍第1項所述之時間校正方法，其中，該振盪頻率係由訊號產生器電性連接一原子鐘，透過該原子鐘產生原級標準頻率。
4. 如申請專利範圍第1項所述之時間校正方法，其中，該原級時間標準值係為計算該振盪頻率產生相對應之時間值。
5. 如申請專利範圍第1項所述之時間校正方法，其中，該校正時間值係由待校正時間裝置所產生之時間。
6. 一種時間校正系統，其系統係包括：一原級時間標準模組，係用以產生一原級時間標準值；一待校正時間裝置，係用以提供一待校正時間值，及設定待校正時間值； 一時間校正電路模組，係電性連接該原級時間標準模組及該待校正時間裝置，設定該待校正時間裝置的待校正時間，透過啟動、中斷原級標準時間模組及該待校正時間裝置的方式，藉以得到該原級時間標準值及該待校正時間值之誤差值，進一步達到調校時間裝置之目的。
7. 如申請專利範圍第6項所述之時間校正系統，其中，該原級時間標準模組係包括一訊號產生單元及一計數單元。
8. 如申請專利範圍第7項所述之時間校正系統，其中，該訊號產生單元係用以產生一振盪頻率。
9. 如申請專利範圍第8項所述之時間校正系統，其中，該振盪頻率係由訊號產生器電性連接一原子鐘，透過該原子鐘產生原級標準頻率。
10. 如申請專利範圍第7項所述之時間校正系統，其中，該計數單元係電性連接於該訊號產生單元，接收該訊號產生單元產生之振盪頻率，並將該振盪頻率轉換為一原級時間標準值。