Präzise Zeitsynchronisation für die Messtechnik der Zukunft

Zehn Jahre Erfahrung in Zeitsynchronisation gemäß IEEE 1588

Moderne, verteilte Test- und Messsysteme lassen sich mit zeitgesteuerten Mess- und Prüfschritten optimal realisieren. Mit herkömmlichen Trigger-Leitungen stößt man immer öfter an physikalische Grenzen (Laufzeit) und muss diese aufwendig kompensieren. Hier können Sie sich auf unser langjähriges Know-how in puncto IEEE 1588 verlassen.

Untersuchung der Auswirkungen nichtdeterministischer Netzwerkeffekte auf die PTP-Zeitsynchronisation bei variierendem Datenverkehrsaufkommen

Herausforderungen der Messtechnik

Unterschiedliche Kabellängen und komplexe Synchronisationsprozesse erschweren präzise Messungen und erhöhen die Fehleranfälligkeit. Ohne eine einheitliche, synchronisierte Zeitbasis können Messdaten nicht zuverlässig für Analysen und Simulationen genutzt werden.

Korrelierbare Zeitstempel:
In heutigen Messsystemen werden nicht mehr nur wenige Werte von einigen Sensoren erfasst, sondern eine Vielzahl unterschiedlichster Messwerte. Diese Daten werden beispielsweise für die Analyse (Offline-Auswertung) oder zur Erstellung von Simulationen (Digitaler Zwilling) genutzt. Um diese Messwerte effektiv zu korrelieren, ist eine einheitliche und synchronisierte Zeitbasis im gesamten Messsystem unerlässlich.
Zeitgesteuerte Trigger
Klassische Messsysteme nutzen Trigger-Signale, um Messungen auszulösen oder zu synchronisieren. Bei verknüpften Trigger-Signalen oder stark unterschiedlichen Kabellängen der Trigger-Leitungen steigt der Aufwand erheblich. Zeitgesteuerte Trigger-Signale ermöglichen eine Entkopplung von Leitungslängen und komplexen Ablaufsteuerungen, wie zum Beispiel für eine Messung die mit Hilfe eines Frequenz-Sweeps notwendig ist.
Synchronisation von Messgeräte
Aktuell werden verschiedene Referenz-Frequenzen (z. B. 10 MHz, 100 MHz) zur Synchronisierung von Messgeräten eingesetzt. Dieser Ansatz ermöglicht jedoch nur einen begrenzten Gleichlauf der Messungen, da die Synchronisation sich lediglich auf die Signaländerung (Flanken) bezieht. Eine exakte zeitliche Synchronisierung ist so nicht erreichbar; die Messgeräte weisen einen zeitliche Versatze auf, die nur messtechnisch ermittelt (kalibriert) werden können und während der Messung Schwankungen unterliegen.

Integrierte Lösungen auf der Basis globaler Standards

Um diesen Herausforderungen zu begegnen, bietet THEMIS CHRONOS innovative Lösungen and, die auf etablierten globalen Standards basieren und eine präzise Zeitsynchronisation ermöglichen.

Digitale Zeitsynchronisation:
Mit dem Standard IEEE 1588 Precision Time Protocol (PTP) ermöglicht THEMIS, Messwerten aus den Themis-Karten einen präzisen Zeitstempel von +/– 40 ns zuzuweisen – und das über alle im Messsystem verwendeten Themis-Geräte hinweg. Dadurch wird eine einheitliche Zeitbasis geschaffen, die für korrelierbare Messwerte unerlässlich ist.
Zeitgesteuerte Trigger
Themis bietet hierzu mit Hilfe der optionalen Komponente Chronos und dem Standard IEEE 1588 Ptp die Möglichkeit Messungen in den Themis Karten zeitgesteuert auszuführen. Messkomponenten die nicht mit Hilfe des Standards IEEE 1588 eine derartige Funktionalität bieten, können über den Themis 1588 Multiplexer mit dieser Funktionalität nachgerüstet werden. Die hierbei erreichte Genauigkeit liegt im Bereich +/- 40 ns.
Einheitliche Ansteuerung:
Die erweiterten messtechnischen Möglichkeiten von Themis basieren auf etablierten Standards wie IEEE 1588 und White Rabbit. Für die Konfiguration und Verwaltung von zeitsynchronen Triggern und Zeitstempeln wird der vom IVI-Konsortium entwickelte Standard „Trigger und Sync API“ Dadurch können auch Geräte anderer Hersteller, die diese Standards unterstützen, nahtlos in Themis-Messsysteme integriert werden. Dies macht Themis zu einer langfristigen und erweiterbaren Investition.

Hochgenaue Zeitsynchronisation

Für Anwendungen, die eine noch höhere Präzision erfordern, bietet THEMIS die optionale Komponente ATHENA an, die auf dem White Rabbit Standard basiert – einer Technologie, die ursprünglich vom CERN für hochpräzise Timing-Anwendungen entwickelt wurde. Damit können verschiedene Themis-Geräte im Pikosekunden-Bereich synchronisiert werden. Mit dem THEMIS ATHENA Referenz-Signal Extender lassen sich zudem Geräte anderer Hersteller in das zeitsynchrone Messsystem integrieren. Diese Option wird voraussichtlich Ende 2025 verfügbar sein und eröffnet neue Möglichkeiten für anspruchsvollste Messtechnik-Anwendungen.

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