时间同步系统测试仪技术规范讨论稿

1、1范围1.1主题内容本标准规范了通用时间测试设备的技术要求和一般性功能要求，定义了时间测试设备的基本术语和检测与试验方法。1.2适用范围本规范适用于各种时间信号和信息的测量设备。2引用文件GJB 2715 国防计量通用术语GJB 2991 时间B码接口终端GB/T 6107 使用串行二进制数据交换的数据终端设备和数据电路终接设备之间的接口 GB/T 11014 平衡电压数字接口电路的电气特性GB/T 11287 电气继电器 振动实验（正弦）GB/T 13729 远动终端设备GB/T 13926 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性GB/T 14429 远动设备和系统 第1-3部分：总则 术语GB

2、/T 15527 船用全球定位系统（GPS）接收机通用技术条件GB/T 16435.1 远动设备和系统 接口(电器特性)GB/T 17463 远动设备和系统 第4部分：性能要求 GB/T 17626 电磁兼容 试验和测量技术抗扰度实验GB/T 18657.5 远动设备和系统 第5篇 基本应用功能IEC 61850 网络测量和控制系统的精蜜时钟同步协议JJG292-1996 铷原子频率标准检定规程3术语3.1协调世界时 universal time coordinated,UTC以世界时作为时间初始基准，以原子时作为时间单元(s）基础的标准时间。GB/T 193912003 5.33.2北京时间

3、 Beijing standard time,BJT我国的标准时间。3.3时间报文 time message包含时间信息和报头、报尾等标志信息的字符串。3.4时间准确度 time accuracy时钟装置输出的时间与标准时间的一致性程度。3.5频率准确度 frequency accuracy时钟装置输出的频率与标准频率的一致性程度。3.6时间测量分辩率 time measuring resolution3.7时间测量精度 time measurement accuracy3.8 频率测量分辩率 frequency measuring resolution3.9频率测量精度 frequency

4、measurement accuracy3.10标准测量 3.11相对测量4要求4.1 测量功能特性4.1.1 测量范围时间刻度脉冲信号、IRIG-B、网络时间协议（PTP、NTP）等。4.1.2 信号类型TTL、RS422（485）、RS322、空接点等。4.1.3 测量通道 需有两个相同的测量输入通道。4.1.3 测量方式1) 标准测量2）相对测量4.1.4 测量分析瞬时时间精度、标准偏差、码元精度，报文解吸、数据存储。4.1.5 测量精度4.2 输出信号特性（内部铷原子频率源）4.2.1 输出频率信号频 率幅 度负 载10MHz300mV(rms) 504.2.2 时间信号输出信号类型信

5、号特性负 载1ppsTTL50IRIG-B（DC）TTL504.2.3 频率准确度（预热1小时） 同步精度（同步12小时后）：1E-12/1天 保持精度（同步24小时后）：1E-11/3天4.2.4 授时精度（预热1小时） 时间同步精度（同步2小时后）：±50ns时间保持精度（同步12小时后）：±200ns/1天4.2.5 抖动 输出秒脉冲相位抖动： 2ns4.3 测量特性4.3.1脉冲信号 时间测量精度：50ns（内部时间标准） 测量分辨率 0.1ns 输入类型：TTL电平、RS485电平、无源空接点 测试内容：时间误差、脉宽、抖动 4.3.2 IRIG-B（DC） 测量

6、精度：50ns（内部时间标准） 测量分辨率 0.1ns 输入类型：TTL电平、RS485电平、无源空接点 测试内容：时间精度、码元宽度、码元信息（解读B码） 4.3.3 IRIG-B（AC） 测量精度：1µs 测量分辨率： 10ns 输入类型：1KHz交流正弦波，调制比2：16：1 测试内容：时间精度、码元信息（解读B码） 4.3.4 NTP 测量精度：100µs 测量分辨率： 1µs 测试内容：时间精度 4.3.5 PTP 测量精度：50ns 测量分辨率： 0.1ns 测试内容：时间精度、报文分析 4.3.6 串口报文 测量精度：50ns 测量分辨率： 0.1n

7、s 测量类型：TTL电平、RS422/485电平、RS232测试内容：时间精度、标准报文解吸 4.4 输入标准信号 4.4.1 GPS输入同步精度优于：100ns rms 接收频率：1575.42MHz 4.4.2 北斗输入同步精度优于：200ns rms 接收频率：2491.75MHz 4.4.3 IRIG-B输入 类型：TTL或光输入阻抗：1K4.4.4 1PPS输入 类型：TTL或光 输入阻抗：1K4.5 其他特性4.5.1环境要求工作环境温度：-545l保存温度: -40+60l相对湿度: 10954.5.2 供电220VAC±10% 内部电池供电：3小时4.5.3 运输 适

8、合三级路面运输使用，九级抗震不损坏具有防酸、碱、盐、雾的能力5外观检测5.1 测试条件常温测试在实验室内进行，温度要求1825。设备需要预热到规定时间后开始进行测试。5.2 通用技术要求检验5.2.1 外观标志要求设备的左侧面板贴有仪器名称、型号、制造厂、出厂编号铭牌；设备的电源开关、信号输入和输出物理端口、功能设置开关都有明确的识别标识。5.2.2 外观及表面设备表面清洁光滑、平整、无机械变形、无明显机械损伤和划伤，表面镀层均匀、无脱落、无磨损、无起泡。金属件无锈蚀、无变形，各种紧固连接应紧固可靠、无变形。5.2.3 开关和物理配置电源开关及触摸屏、鼠标应操作灵活、牢固可靠，输入、输出物理端

9、口应安装统一牢固可靠、接插灵活。5.2.4 标示与文字所有文字和图形标示都应字迹清晰可见。6 输出信号测量6.1 同步频率准确度测量6.1.1 技术要求 输入标准信号：GPS、北斗 被测设备应按技术说明书的通电预热以及同步后的技术参数测量，GPS和北斗标准信号的测量方法一样，在更换标准信号测量时，被测设备都应断电1小时以上，再开机通电测试。 测试仪器的频率测量精度：11E-13/30分钟6.1.2 测试原理及框图通用时间测试仪（10MHz）被测 比相仪参考铯原子频率标准频率精度测量采用相位比对法测量以可以采用其它测量方法进行测量。图1频率准确度测试方法6.1.3测试方法和步骤按图1连接测试设备

10、，在满足6.1.1条的技术要求后连续测量24小时，根据比相仪的显示数据，既为被测系统一天的平均频率驯服精度。更换不同的输入标准信号，按6.1.1条的技术要求继续测量。测试仪器的频率测量精度：11E-13/30分钟6.2 频率保持精度测量6.2.1 技术要求 被测设备应按技术说明书的通电预热以及同步后的技术参数，断开标准信号输入(天线或信号输入)，开始频率保持精度测量。在更换标准信号测量时，被测设备都应断电1小时以上，再开机通电测试。测试仪器的频率测量精度：11E-13/30分钟6.2.2 测试原理及框图 见图16.2.3测试方法和步骤按图1连接测试设备，在满足6.2.1条的技术要求后连续测量2

11、4小时，根据比相仪的显示数据，既为被测系统一天的平均频率驯服精度。更换不同的输入标准信号，按6.2.1条的技术要求继续测量。6.3 时间同步精度测量6.3.1 技术要求输入标准信号：GPS、北斗 被测设备应按技术说明书的通电预热以及同步后的技术参数测量，GPS和北斗标准信号的测量方法一样，在更换标准信号测量时，被测设备都应断电1小时以上，再开机通电测试。测试仪器应连续测量记。测试仪器的时间测量精度：1ns6.3.2 测试原理及框图时间同步精度测量采用时间间隔测试仪测量。通用时间测试仪（1pps）被测 时间间隔测试仪参考标准时间源（1pps）图2时间精度测试方法6.3.3测试方法和步骤按图2连接

12、测试设备，在满足6.3.1条的技术要求后连续测量24小时，根据时间间隔测试仪数据：|Ti|。更换不同的输入标准信号，按6.3.1条的技术要求继续测量。6.4 时间保持精度测量6.4.1 技术要求输入标准信号：GPS、北斗 被测设备应按技术说明书的通电预热以及同步后的技术参数，断开标准信号输入(天线或信号输入)，开始时间保持保持精度测量。更换标准信号测量时，被测设备都应断电1小时以上，再开机通电测试。 测试仪器应连续测量记。测试仪器的时间测量精度：1ns6.4.2 测试原理及框图见图2，时间同步精度测量采用时间间隔测试仪测量。6.4.3测试方法和步骤按图2连接测试设备，在满足6.4.1条的技术要

13、求后连续测量24小时，根据时间间隔测试仪数据：|Ti|。更换不同的输入标准信号，按6.4.1条的技术要求继续测量。6.5 时间相位设置测量6.5.1技术要求输入标准信号：GPS或北斗 被测设备应按技术说明书的通电预热以及同步后的技术参数测量，GPS和北斗标准信号的测量方法一样，在更换标准信号测量时，被测设备都应断电1小时以上，再开机通电测试。测试仪器的时间测量精度：1ns6.5.2 测试原理及框图时间同步精度测量采用时间间隔测试仪测量。测试连线见图2。6.5.3 测试方法和步骤按图2连接测试设备，在满足6.3.1条的技术要求后连续测量24小时，根据时间间隔测试仪数据：|Ti|。更换不同的输入标

14、准信号，按6.5.1条的技术要求测量。在被测设备同步后，连续测量50次以上的输出秒信号与标准秒信号的时间差并算术平均：T1 。然后在被测设备上设置时间相位补偿量TA，待设备执行完成后连续测量50次以上的输出秒信号与标准秒信号的时间差并算术平均：T2。TA=T2-T16.6 输出10MHz频率信号通用测量6.6.1 技术要求 需被测设备有10MHz正弦信号。 设备在通点后,并预热完成,既可以对输出的10MHz频率信号进行测量。6.6.2测试原理及框图通用时间测试仪（10MHz）频谱测试仪图3 10MHz频率信号通用参数测量6.6.3 测试方法和步骤按图3连接测试设备，在满足6.5.1条的技术要求

15、后测量24小时。分别在频谱测试仪上读出，10MHz频率谱线功率和二、三次谱线功率。输出信号功率 = 10MHz频率谱线功率二次谐波抑制 = 10MHz频率谱线功率- 二次谱线功率三次谐波抑制 = 10MHz频率谱线功率- 三次谱线功率7 测量功能检测7.1 测量精度检测7.1.1 技术要求输入标准信号：GPS或北斗 被测设备应按技术说明书的通电预热以及同步后的技术参数测量，被测设备同步后断开标准信号输入（天线）使被测设备工作在保持模式，并将被测设备的10MHz频率信号接入时间产生器（克服非同频的漂移误差对测量精度的影响）。设置被测设备为TTL和秒脉冲测量功能。 精密移相器的最小移相量：0.1n

16、s7.1.2测试原理及框图10MHz时间产产生器时间测试仪精密移相器图4 测量精度检测7.1.3 测试方法和步骤时间精度检测，测试连线见图4。在满足7.1.1条的技术要求后开始测量。将精密移相器任意设置一个移相量：Ta，此时在被测设备有一个测量数据ta，测试应多次平均（大于50次）。第一步测试完成后，重新设置移相器的移相量：Tb，在被测设备有一个测量数据tb，测试应多次平均（大于50次）。测量精度误差 =（Ta - Tb）- （ta - tb）分辨率 = 显示位的末位7.2 最小时差分辩率测量7.2.1 技术要求输入标准信号：GPS或北斗 被测设备应按技术说明书的通电预热以及同步后的技术参数测

17、量，被测设备同步后断开标准信号输入（天线）使被测设备工作在保持模式，并将被测设备的10MHz频率信号接入时间产生器（克服非同频的漂移误差对测量精度的影响）。设置被测设备为TTL和秒脉冲测量功能。 精密移相器的最小移相量：0.1ns7.1.2测试原理及框图10MHz时间产产生器时间测试仪精密移相器图4 测量精度检测7.2.3 测试方法和步骤时间精度检测，测试连线见图4。在满足7.1.1条的技术要求后开始测量。将精密移相器任意设置一个移相量：Ta，在被测设备有一个测量数据ta，测试应多次平均（大于50次）。然后通过设置相量逐步使时差数据越来越小，直到被测设备无法测量或测量误差大于7.1.1条的测量

18、时，上一次记录的数据：tb(i-1) 就是被测设备的最小时差测量分辩率。7.3 通道之间的相对测量误差7.3.1 技术要求输入标准信号：GPS或北斗 被测设备应按技术说明书的通电预热以及同步后的技术参数测量，被测设备同步后断开标准信号输入（天线）使被测设备工作在保持模式，并将被测设备的10MHz频率信号接入时间产生器（克服非同频的漂移误差对测量精度的影响）。设置被测设备为TTL和秒脉冲测量功能。将精密移相器的同一输出端口通过两根相同材料等长度的带缆分别接入被测设备的A、B两个测量通道。 精密移相器的最小移相量：0.1ns7.3.2测试原理及框图10MHz时间产产生器A时间测试仪B精密移相器图5

19、 测量精度检测7.3.3 测试方法和步骤时间精度检测，测试连线见图5。在满足7.1.1条的技术要求后开始测量。将精密移相器任意设置一个移相量：T，在被测设备的A通道和B通道分别有一个测量数据ta和tb，测试应多次平均（大于50次）。通道之间的相对测量误差=ta-tb7.4 输入信号功能测量7.4.1 TTL电平B码7.4.1.1 技术要求用标准B码产生器产生一个标准B码作为测试仪的信号源。被测设备应按技术说明书的通电预热以及同步，然后将被测设备的输出设置为TTL电平B码信号，并送入测试仪。7.4.1.2 测试原理及框图 标准B码产生器 测试仪 被测设备图6 TTL B码信号测试7.4.1.3

20、测试方法和步骤1、按图6连接测试设备和仪器。 2、设置时间精度测试仪。3、测试流程 a、将待测时钟接好电源和天线，开机后设备置于“跟踪”GPS状态，待设备锁定12小时，并同步状态指示灯亮。 b、将被测设备的B码输出信号连接到时间精度测试仪的TTL电平输入通道。4、测试结果测试仪能显示B码信号的码元宽度与标准码元宽度的差值，并能测试被测B码相对于标准信号的准确度。7.4.2 光B码信号7.4.2.1 技术要求用标准B码产生器产生一个标准B码作为测试仪的信号源。被测设备应按技术说明书的通电预热以及同步，然后将被测设备光B码信号接入测试仪。7.4.2.2 测试原理及框图 测试框图见图67.4.2.3

21、 测试方法和步骤1、按图6连接测试设备和仪器。 2、设置时间精度测试仪。3、测试流程 a、将待测时钟接好电源和天线，开机后设备置于“跟踪”GPS状态，待设备锁定12小时，并同步状态指示灯亮。 b、将被测设备的光B码信号输出连接到时间精度测试仪的相应输入通道。4、测试结果测试仪将光B码信号解析为电B码信号并与标准信号比对码元宽度，显示光B码相对于标准信号的准确度。7.4.3 差分B码信号7.4.3.1 技术要求用标准B码产生器产生一个标准B码作为测试仪的信号源。被测设备应按技术说明书的通电预热以及同步，然后将被测设备差分B码信号接入测试仪。7.4.3.2 测试原理及框图 测试框图见图67.4.3

22、.3 测试方法和步骤1、按图6连接测试设备和仪器。 2、设置时间精度测试仪。3、测试流程 a、将待测时钟接好电源和天线，开机后设备置于“跟踪”GPS状态，待设备锁定12小时，并同步状态指示灯亮。 b、将被测设备的B码信号输出连接到时间精度测试仪的相应输入通道。4、测试结果测试仪能显示B码信号的码元宽度与标准码元宽度的差值，并能测试被测B码相对于标准信号的准确度。7.4.4 空接点B码信号7.4.4.1 技术要求用标准B码产生器产生一个标准B码作为测试仪的信号源。被测设备应按技术说明书的通电预热以及同步，然后将被测设备空接点B码信号接入测试仪。7.4.4.2 测试原理及框图 测试框图见图67.4.4.3 测试方法和步骤1、按图6连接测试设备和仪器。 2、设置时间精度测试仪。3、测试流程 a、将待测时钟接好电源和天线，开机后设备置于“跟踪”GPS状态，待设备锁定12小时，并同步状态指示灯亮。 b、将被测设备的空接点B码信号输出连接到时间精度测试仪的相应输入通道。4、测试结果测试仪能显示B码信号的码元宽度与标准码元宽度的差值，并能测试被测B码相对