GPS时钟_百度百科
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GPS时钟也是基于最新型GPS高精度定位授时模块开发的基础型授时应用产品。能够按照用户需求输出符合规约的时间信息格式，从而完成同步授时服务。其主要原理是通过GPS或其他卫星导航系统的信号驯服晶振，从而实现高精度的频率和时间信号输出，是目前达到纳秒级授时精度和稳定度在1E12量级频率输出的最有效方式。
GPS时钟概况
高精度时间基准已经成为通信、电力、广播电视、、工业控制等领域的基础保障平台之一。卫星导航可提供高精度、全天时、全天候的导航、定位和授时服务，授时性能优异；
GPS时钟原理图
高精度、低成本；安全可靠；全天候；覆盖范围广。
GPS时钟也是基于最新型GPS高精度定位授时模块开发的基础型授时应用产品。能够按照用户需求输出符合规约的时间信息格式，从而完成同步授时服务。 GPS时钟主要分为两类，一类是GPS授时仪，主要输出时标信息，包括1PPS及TOD信息；另外一类是，后者输出利用卫星信号驯服OCXO或者铷钟得到的高稳定频率信息，以及本地恢复的更平稳的时标信号。
GPS同步时钟主要由以下几部分组成：GPS/GNSS接收机，其中可以为GPS/GLONASS/BD/GALILEO等，高精度OCXO或铷钟，本地同步校准单元，测差单元，误差处理及控制结构，输入输出等几部分。
其主要原理是通过GPS或其他卫星导航系统的信号驯服晶振，从而实现高精度的频率和时间信号输出，是目前达到纳秒级授时精度和稳定度在1E12量级频率输出的最有效方式。
内部还可以增加IRIG-B码，DCF77码，NTP时间服务器等单元。
GPS时钟设计
由于恒温晶振精密控温，使晶体工作在零温度系数点的温度上，具有很高的频率精度和稳定度，是目前石英晶振器件中频率稳定度最高的一种。晶振的频率精度是指晶振的实际工作频率与标称频率间的偏差，精度引起的偏差会给测量系统引入累积误差。不管是贴片晶振还是插件晶振频率稳定度都是指秒级间隔内的瞬时稳定度，即由晶振“相位噪声”引起的频率随机变化，瞬时稳定度通常会给测量系统引入随机误差。本装置采用新型的高稳定度恒温晶振OD02 - 5T型晶振，它的频率精度达到10- 8量级，频率稳定度达到10- 11量级。频率调整范围是电压调整（0~5V）为- 9 ×10 - 7/8 ×10- 7 ,这种可调特性使得此恒温晶振通过GPS的校准输出频率精度可以达到10- 9.
GPS时钟典型产品
GPS时钟卫星跟踪性能
通道数：50通道
冷启动时间：32秒
热启动时间：小于1秒
定位精度：小于2.5米
1pps秒脉冲精度：30ns（1σ），综合由于0.5μS;
1PPS信号格式：BNC接口，TTL电平，阻抗：50Ω
GPS时钟授时精度
保持模式15ns，非保持模式30ns
IRIG-B码输出精度：小于0.5us（起始上升沿与1PPS同步）
GPS时钟频率精度
10MHz：1路，BNC，标准正弦波，50Ω
准确度：小于1E-12（内置高稳恒温晶振）
超低相噪。
本款时钟详细指标请见北京寰亚翔宇公司网站。
GPS时钟诞生原因
我们知道通信系统可以分成同步通信系统和异步通信系统两种。
所谓，要求发收双方具有同频同相的同步，只需在传送报文的最前面附加特定的同步字符，使发收双方建立同步，此后便在同步时钟的控制下逐位发送/接收。这样一方面省去了（异步通信系统需要存储器保存接收到的信号后再解码），同时也确保了实时性。
在最初的同步通信系统中，我们会找到一个，然后把所有的收发子系统都接到这个时钟源上。小型的同步通信系统完全可以这样做，比如一台电脑中的一个同步通信的系统，
他们就用电缆线接到一个共同的时钟源上，再来收发信号。
可是一旦的系统变大到全国性的呢？如果还用电缆或者光缆接到同一个上，会发生很多问题。首先，建设的成本太大了，要在全国范围内铺设线路，只为传输一个，不划算。其次，如果收发信机分别在黑龙江和广东，时钟信号即使以光速传过去，还会产生一定的延时。
那么这个问题怎么解决呢？
随着GPS系统民用化和其越来越广泛的应用，人们似乎看到了解决方案。后来就诞生了以‘GPS时钟’（GPS clock）为主的‘时钟信号广播系统’（radio clock）。
每个GPS卫星上都有2~3个高精度的原子钟，这几块原子钟互为备份的同时，也互相纠正。另外地面的控制站会定期发送时钟信号，和每一颗卫星进行时钟校准。这样的时钟系统堪称世界上最精准的了，为什么不能用来做radio clock呢。不管什么同步通信系统，大家都接入GPS卫星信号，将其中的解码，那大家就有了精准的同步了。
当然你可能会担心卫星信号传送到地面的延迟问题。GPS信号中自带了误差纠正码，接收端可以很容易的把延迟的这段去掉。另外，由于卫星信号很微弱，只有在室外才能接受的到，因此每个GPS授时系统都应当有室外天线，否则就不能用了。
这样一来上面列出的两个问题都解决了。用来铺设全国性电缆并不是每家公司都有资金实力的，而且铺设的成本用来买GPS接收器，那肯定可以买到无数个了。而的问题，也被GPS出色的编码系统所解决了。真的是太完美了。
关于radio clock，世界上还有其他的一些系统，包括欧盟的伽利略卫星导航系统、中国的北斗卫星导航系统等，都有授时的功能。
GPS时钟实现方法
常规时钟频率产生方法可以是晶体、等。但晶体会老化，易受外界环境变化影响，长期的精度漂移影响；原子钟长期使用后也会产生偏差，需要定时校准。而GPS系统由于其工作特性的需要，定期对自身时钟系统进行修正，所以其自身时钟系统长期稳定，具有对外界物理因素变化不敏感特性。晶体或铷钟以GPS为长期参考，可以获得低成本、高性能的基准时钟。现有同步时钟的比较如表1所示。
在网络正常工作状态下，GPS时钟具有与GPS主钟相同的频率准确度；由于在某些特殊情况下GPS会暂时消失，所以基于GPS的时钟模块一般需要另一个外部时钟作为后备输入，预留有外接时钟的时基和频标信号（如GLONASS、中国双星、铷原子钟等）接口。另外，GPS时钟其频率准确度还具有自身保持性能。
GPS模块提供所需的各种时频的信号，并输出定位时间信息、GPS接收机是否工作正常、输出的时间信号是否有效、时钟和频率处理模块激活状态、异常告警等等。图1是GPS时钟模块的原理图。
GPS时钟应用
电力自动化系统内有众多需与GPS的系统或装置，如DCS、PLC、NCS、SIS、MIS、RTU、故障录波器、微机保护装置等。在确定GPS时钟时应注意以下几点：
(1)这些系统分属热控、电气、系统专业，如决定由DCS厂商提供的GPS时钟实现(目前通常做法)，则在DCS合同谈判前，就应进行专业间的配合，确定接口的要求。(GPS时钟一般可配置不同数量、型式的输出模块，如事先无法确定有关要求，则相应合同条款应留有可调整的余地。)
(2)各系统是否共用一套GPS时钟装置，应根据接口配合的难易程度、系统所在地理位置等综合考虑。各专业如对GPS时钟信号接口型式或精度要求相差较大时，可各自配置GPS时钟，这样一可减少专业间的相互牵制，二可使各系统时钟同步方案更易实现。另外，当系统之间相距较远(例如化水处理车间、脱硫车间远离集控楼)时，为减少时钟信号长距离传送时所受的电磁干扰，也可就地单设GPS时钟。分设GPS时钟也有利于减小时钟故障所造成的影响。
(3)IRIG-B码可靠性高、接口规范，如接口可选时，可优先采用。但要注意的是，IRIG-B只是B类编码的总称，具体按编码是否调制、有无CF和SBS等又分成多种(如-B000等)，故时钟接收侧应配置相应的解码卡，否则无法达到准确的时钟同步。
(4)1PPS/1PPM脉冲并不传送TOD信息，但其同步精度较高，故常用于模件的时钟同步。RS-232时间输出虽然使用得较多，但因无标准格式，设计中应特别注意确认授、受双方时钟报文格式能否达成一致。
(5)内的控制和信息系统虽已互连，但因各系统的时钟同步协议可能不尽相同，故仍需分别接入GPS时钟信号。即使是通过网桥相连的机组DCS和公用DCS，如果信号在网络中有较大的时延，也应考虑分别各自与GPS时钟同步。
GPS时钟特性
保证Intranet/Internet内所有的计算机；
授时精度：1～10ms；
时间源，恒温晶振自守时（可选）；
支持双电源工作备份（可选）；
支持协议ARP，UDP，Telnet，ICMP，SNMP，DHCP，TFTP，NTP/SNTP，Time/UDP，NTP V4，V3，V2，V1；
1-4个独立口速率10/100M，协议兼容：Ethernet 2.0/IEE 802.3；
12通道GPS接收机，寻星时间小于10秒；
装置可通过面板在线显示当前收星个数，直观反映装置的同步状况；
可用于WIN95/98/ME/NT/2000，Unix，Linux等；
串口输出精度可达微秒级；
串口信号输出可编程，按键设置,操作方便；
提供MD5加密验证，防止非法获取时间；
提供UDP广播协议，可接LED显示屏；
完善的SNMP网管功能；
可同步数万台客户端、服务器、工作站等设备时钟；
装置的所有输出信号均经隔离输出，抗干扰能力强；
装置具有多种串行信息输出与交互方式，以满足不同用户的需求；
采用高性能、宽范围开关电源，工作稳定；
GPS接收天线重点考虑了防雷设计、稳定性设计、抗干扰设计，信号接收可靠性高，不受地域条件和环境的限制；
架装式结构，标准机箱,安装方便；
客户端软件操作简单，显示直观，占用系统资源小；
可选模块：IRIG-B码输入/输出，CDMA，北斗接收机，1PPS，1PPM，1PPH；
GPS时钟无线时钟
目前市场上普遍使用的是GPS子母数码时钟，即各个数码子钟需要用GPS母钟来传送标准时间信息。在使用的时候需要在室外合适位置架设GPS天线，在每台数码子钟和GPS母钟之间需要连接电缆，但是很多时候建筑物不具备室外架设天线条件，在母钟和子钟之间连接电缆也很麻烦。
CDMA时钟不需要母钟，也不需要架设天线，而是在子钟内部电路接收联通CDMA标准时间信号，溯源到UTC时间，即在任何可以使用联通CDMA手机的地方均可使用CDMA数码时钟显示标准时间。具有传统GPS子母钟系统显示标准时间的特点，同时克服了原GPS子母时钟系统使用安装受使用地点条件限制、成本高的弊端。
该时钟系统可用于于机场、医院、电力、火车站、地铁轻轨、广播电视时钟、体育馆时钟、车载时钟、办公大楼时钟、酒店时钟、学校时钟等不同领域的公共场所。
清除历史记录关闭OCXO工作参数与应用！
OCXO工作参数与应用！
来源：http://www.jinluodz.com 作者：金洛电子网络部
&&&& 恒温晶振主要应用与一些较为高端的设备类产品，经常会使用到恒温晶振的地方有无线卫星通信产品，卫星导航GPS产品，雷达接收发射基站等高端产品设备。恒温被这些高端产品称呼为主要核心零部件!产品本身具有高频的频率点，稳定性能高，噪音小，能在温度起伏比较大的环境下正常工作，由于晶体本身具有恒温效果，从而使产品的频率效果稳定，功耗小等优势被广泛应用到高端设备中。
&&&&& 恒温选用俄罗斯莫里恩(Motion)公司的低漂移、低相噪薄型双恒温槽超精密恒温晶体振荡器OCXO MV180。该恒温晶振输出标准频率为10 MHz的正弦波，短期稳定度小于2x10-12／秒，年老化率为&1&10-8／年，对周围环境变化敏感度低，长期温度-频率稳定度可达&1& 10-10，还提供了一个直流电压控制端。通过向压控端施加一个0～+5 V的直流电压，可使该恒温晶振有&5 Hz左右的频率调整范围，控制电压与晶振频率的近似关系。
&2 系统设计
&&& 系统以FPGA作为控制器，芯片选用Altera公司的EP3C25E144C8，内部具有丰富的逻辑资源。开发平台是Quartus II集成开发环境，采用Vetilog HDL语言对各功能模块进行逻辑描述，并完成了逻辑编译、逻辑化简、综合及优化、逻辑布局布线，并使用Modelsim、Signalnap II进行逻辑仿真，实现系统的设计要求，系统的原理框图所示。
2．1 数字锁相环
&&& 的频率调整功能是靠数字锁相环(DPLL)实现的，同模拟锁相环类似，它属于闭环的控制系统，由鉴相器(PD)、环路滤波器(LPF)、D／A转换器、压控恒温晶振(OCXO)组成。系统启动后，在FPGA内部，数字鉴相器模块首先以GPS接收机输出的10 kHz时钟信号作为基准源，对恒温晶振整形并经过分频后的10 kHz信号进行快速鉴相，用恒温晶振倍频后的300 MHz时钟对相位差进行量化，得到具体的超前或滞后数据，进而传递给环路滤波器模块，设置抖动门限参数，若相位超前或滞后量达到门限值，则迅速通过D／A转换器，对晶振的压控端电压进行相应调节。此方法可令晶振频率快速接近10 MHz，但是恒温晶振频率的改变需有一定的响应时间，快速调整压控端的电压会产生过调现象，频率稳定度不佳。
&&& 为进一步提高晶振频率的精度与稳定性，结合恒温晶振短期稳定度高的特点，在数字鉴相器模块中，以GPS的1PPS信号为基准，测量1PPS与恒温晶振分频出的1Hz信号的相位差。依据GPS没有累积误差的优点，在环路滤波器模块中采用滑动平均滤波法来降低GPS秒脉冲对测量带来的干扰，设计FIFO存储器来配合计算出最近200 s的平均相位差，通过不断对比短时的相位差及长时的平均相位差，分析相位差的长期与短期变化动态，实时调节恒温晶振的控制电压，保证晶振输出稳定且准确的10 MHz时钟信号。石英晶体振荡器频率调整的过程，此方法简单实用，可有效抑制1PPS抖动对晶振造成的影响。
2．2 电路设计
&&& D／A芯片选用TI公司TLV5616，它是低功耗单片12位串行数模转换器，分辨率为4096，该芯片采用三线制(SCLK、SYNC、DIN)串行接口，SCLK方波信号为下降沿时，TLV5616读取DIN的电平信号，转化成相应的电压送往恒温晶振，用于的微调，晶振频率调整硬件电路如图4所示。
2．3 授时功能
&&& 在许多现实的应用中需要毫秒、微秒、纳秒等这些更小的时间单位量，但是GPS接收机一般只能提供最小时间单位为秒的UTC时间，本系统在GPS基础上设计了授时功能。
授时工作流程如图5所示，系统在FPGA中设计串口数据模块来接收GPs的SD01管脚发出的GPRMC格式数据，并将其存放在FPGA内部的双口RAM中，通过串口数据模块及数字鉴相器模块可以判断GPS接收机是否正常工作。若识别出准确的UTC时间和1PPS信号后，授时模块迅速从RAM中提取最新时间数据进行处理，得到初始时间值，当下一个1PPS上升沿到来后，系统在初值的基础上开始完全依靠高稳恒温晶振自行走时，并每隔5秒与准确的1PPS信号进行校对，如果发现本系统的时间与1PPS不同步，那么系统时间将会短暂停滞或快速跳进，达到与1PPS同步，保证时间信息输出的连续性与准确性；若GPS接收机非正常输出1PPS信号，则不进行校对，直到1PPS正常后再恢复校对功能。&
3 实验结果
&&& 在卫星信号正确接收的情况下，系统可以在短时间内把恒温晶振的频率校准到较高的准确度与稳定度上。实验结果表明，石英晶体振荡器被调节后可以输出更准确的10MHz信号，误差小于0．01 Hz，频率的精度与长期稳定性都得到明显改善。1PPS信号没有累计误差，在连续不重复的201个1PPS上升沿之间，即以200 s作为闸门时间，测出恒温晶振MV180在调控与未调控状态时，每200 s的平均频率偏差，图6为部分实际测试图，实线和虚线分别代表恒温晶振在调控与未经调控状态的测试结果，其中实线部分的平均频率偏差是-7．41x10-5Hz，均方差为3．10x10-3Hz。
&&& 依照文中方案设计两套完全独立的系统，以其中一套系统的恒温晶振的时钟信号为基准，每秒与另一套系统的恒温晶振的时钟信号对比一次，相位差用300 MHz的时钟进行量化，测量分辨力为3．3 ns，部分测试结果如图7所示。图7(a)显示每秒测得的相位差；由于存在测量误差，因此采用滑动平均滤波的方法，在每秒测量两套系统相位差的同时，计算出最近200次的平均相位差，如图7(b)所示。表2对图7的实际测量数据进行统计，7(b)中的均方差是0．68度，四分位差为O．60度，说明两套独立系统的频率一致性很高，具有良好的稳定度。
&&& 恒温晶振经过校准后的频率偏差小于0．01 Hz，在1PPS准确输出时，累加1PPS具有的100 ns误差，授时模块输出的时间信息误差小于105 ns。当GPS接收机未正常工作时，由于恒温晶振前期经过频率校准和自身较高的稳定度，在一定时间内依然可以保证高精度的授时功能。
总结语：应用恒温晶振与卧槽线路的振荡器能提供非常高的精度与温度的高低系数，固产品在工作中能快速启动，在使用时还需要考虑其自身的功耗，以及内部的线路电容值所决定，与产品本身放大器功耗成正比，假如在线路中功耗电容值达到100PF左右的时候，产品自身要在5V的电压下工作，相当于1.8毫安的电流。&&
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放大，影响测量精度。因此，要求传感器本身应具有较高的信噪比，尽量减少从外界引入的干扰信号。四、测量轴数量传感器的精度越高，其价值越昂贵，因此，传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以，不必选的过高。这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器重选择比较便宜和简单的传感器。如果测量目的是定性分析的，选用重复精度高的传感器即可，不宜选用绝对量值精度高的；如果是为了定量分析，必须获得精确的测量值...
、40dB这几个常用衰减量中配备一两件。实际操作中若遇到外置衰减器衰减量不够，在测量精度要求不是很高的情况下，可在大功率衰减器后串接小功率衰减器，总衰减量是串联衰减器标称值相加的总和。实际操作中若遇到外置衰减器衰减量过大，以至于影响对小信号的测定，我们可以尝试手动关闭频谱仪机内的Attenuator（衰减器），以减少信号通路中的总衰减量。 频谱仪机内衰减器在默认状态下是根据输入端口电平...
避免在酸性、碱性及含有机溶剂的气氛中使用。也避免在粉尘较大的环境中使用。为正确反映欲测空间的湿度，还应避免将传感器安放在离墙壁太近或空气不流通的死角处。如果被测的房间太大，就应放置多个传感器。　　有的湿度传感器对供电电源要求比较高，否则将影响测量精度．或者传感器之间相互干扰，甚至无法工作。使用时应技要求提供合适的、符合精度要求的供电电源。　　传感器需要进行远距离信号传输时，要注意信号的衰减问题...
的功能。 在实际应用中暴露出的缺点:
( 1 )为了满足精度要求，电流测量与保护相互独立，线圈数量多，设备体积大。
( 2 )电流互感器动态有效工作范围窄，精度波动大。
( 3 )变压器二次侧开路和短路，会出现危险过电压或过电流，危及设备和人身安全。
( 4 )变比小、精度高、输出容量大的变压器制造难度大，制约了开关柜的小型化。
2. 电力系统传感器的发展现状
进入21世纪后...
检测应能检测总的（包括直流和交流部分）有效值电流，连续残余电流，如果连续残余电流超过下面限制，逆变器应该在0.3s内断开并发出故障信号： 1）对于额定输出小于或等于30KVA的逆变器，300mA; 2）对于额定输出大于30KVA的逆变器，10mAKVA。光伏系统漏电流有两个特点，一是成份复杂，有直流部份，也有交流部份；二是电流副值很少，毫安级别，对精度要求极高，需要专用的电流传感器，能源部的光伏标准...
的温度保持恒定，将由周围温度变化引起的振荡器输出频率变化量削减到最小的晶体振荡器。OCXO是由恒温槽控制电路和振荡器电路构成的。通常人们是利用热敏电阻“电桥“构成的差动串联放大器，来实现温度控制。温补晶振温补晶振即温度补偿晶体振荡器（TCXO），是通过附加的温度补偿电路使由周围温度变化产生的振荡频率变化量削减的一种石英晶体振荡器。温补晶振术语来自石英晶体振荡器的一种补偿方式已达到产品应用方面的精度要求...
20%。耐焊性可能造成的问题是有时小批量手工焊时，电路性能全部合格（此时贴片电感未整体加热，感量上升小）。但大批量贴片时，发现有部分电路性能下降。这可能是由于过回流焊后，贴片电感感量会上升，影响了线路的性能。在对贴片电感感量精度要求较严格的地方（如信号接收发射电路），应加大对贴片电感耐焊性的关注。检测方法：先测量贴片电感在常温时的感量值，再将贴片电感浸入熔化的焊锡罐里10秒钟左右，取出。待贴片电感...
; & 温补晶振即温度补偿晶体振荡器（TCXO），是通过附加的温度补偿电路使由周围温度变化产生的振荡频率变化量削减的一种石英晶体振荡器。　　温补晶振术语来自石英晶体振荡器的一种补偿方式已达到产品应用方面的精度要求。温补晶振定义是将压电石英晶体原有的物理特性（压电效应下频率随温度成三次曲线变化）通过外围电路逆向改变使得石英晶体原有频率随温度的变化尽可能的变小的一种补偿方式所做的石英晶体振荡...
5V的电源输入，利用Linear的开关电源控制器和IR的MOSFET搭建了合适的电源供应电路，精度要求决定了输出电容的ESR选择，并且为防止电流过大造成的电压跌落，加入了远端反馈的功能。时钟电路的实现要考虑到目标电路的抖动等要求，A项目中用到了GE的PHY器件，刚开始的时候使用一个内部带锁相环的零延时时钟分配芯片提供100MHz 时钟，结果GE链路上出现了丢包，后来换成简单的时钟Buffer器件...
：液位变送器一般采用螺纹安装或者法兰安装，接线采用端子接线式，安装在仪表上。
5、要知道精度要求：具体情况具体分析，再看精度是否适用。
6、场合要求，比如说它们的具体的适用领域和范围，如电厂，化工厂等。
7、尺寸要求，导压式液位变送器设计日趋小型化，小型化的目的就是少占空间。当然应该允许用户密集安装，密集安装则存在散热问题，那么必须降低内部功耗，所以内部功耗的数值在选用时也应注意。 导压式...
精度要求视频
步进电机的特点、步进电机的分类
步进电机工作时的位置和速度信号不反馈给控制系统，如果电机工作时的位置和速度信号反馈给控制系统，那么他就是属于伺服电机，相对于伺服电机，步进电机的控制相对简单但不适用于精度要求较高的场合
步进电机优点：控制简单精度高
1.点击操作易于通过脉冲信号进行控制并输入到电机
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