精确测量时间的仪器有哪些？

很多研究院所经常会需要测量精密的时间，比如测量时间间隔，时间准确度，频率准确度等，那么用什么仪器可以测量这些时间信号呢？目前使用最广泛的就是数字存储示波器、计时器、计数器、时间间隔分析仪/时间间隔测量仪和时间综合参数测试仪等测量时间的仪器。

1、数字存储示波器测量时间

数字存储示波器(DSO)对用作中等精确度测量是十分有用的。首先,它采用晶体振荡器时基;其次,它能够计数。例如,可在一个通道上对时标的精确数目进行计数,而在另一个通道上对一未知频率作非常精确的测量,其测量精度可达到1ppm或更好。

尽管精确度随仪器的售价而有所不同,但直接时间测量都受到其值仅为100ppm左右典型时基精确的限制。Tektronix公司7000系列示波器的技术规范载明时基精确度为相关量程偏差加上读数的10～15ppm。

某些DSO具有外部时钟输入,可以采用精确得多的外部时钟以给出更加精确的时基。但是,即使外部信号源是完美无缺的,示波器的内部时基分频器和量程选择电路也会使性能受到限制。示波器的电路抖动将引起任一采样位置的不确定性。平均而言,假设示波器所造成的是随机误差而不是系统误差,则时基的精确度将接近外部信号源的精确度。但是像某些示波器那样,将外步时钟再同步至其内部异步时钟,则采用外部时钟将不会使精确度得到改善。

最近两年,DSO的带宽、取样率、准确度有明显提高,Tektronix、LeCroy、Agilent分别推出指标更高的DSO,按面市时间列出最高档次的三种型号的主要特性见表1:

2、计时器/计数器测量时间

计时器/计数器是另一类能够用来精确测量时间和频率的仪器。AgilentTechnologtes公司供应一系列531XX型号的通用设备,它们能测量高达

12.4GHz的频率。这些设备配有几种不同的恒温时基,其中最佳者在一天里的漂移小于10-10,这相当于约10-10的基准时基。Agilent公司的RF计数器53000A系列可测量CW波20GHz,26.5GHz,46GHz三个频段的频率,或者上述频段CW波的频率/功率/电压,可在实验室、车间和外场使用。它的主要特性如下:时基稳定度-短期(1秒)2×10-10,中期(1日)5×10-10,长期(1月)1.5×10-8显示位数-10倍灵敏度-25mV或-33dBm

3、时间间隔分析仪测量时间间隔

时间间隔分析仪(TIA),它的工作方式稍有不同,赋予它显著的优势。TIA和计时器/计数器都能够测量在启动和停止事件之间的时间间隔。计时器/计数器可对信号源的频率或者脉冲宽度提供相继的独立测定,但是它在测量之间中断。而TIA能对启动/停止周期进行测量,且周期间不存在死时间。换句话说,它能无间隙地从一个事件到另一个事件进行计时。TIA还能对每次测量作出相对于首次事件的时间标记,此操作可在若干通道上同时进行。

举例来说,这意味着你可以借助减除彼此相继的测量值以确定周期长度。再一次减去相继周期,将其结果绘图就可显示出偏差对时间的关系。如果你曾用TIA去测量一振荡器的周期,则此图可示出时间抖动。TIA的典型精确度为1ppm,虽然其短期稳定性可能会高得多。TIA的典型产品有Wavecrest公司的SIA-3000信号完整性分析仪,它的主要特性如下:最高时钟频率:3GHz,数据率4.5GS/s宽带抖动:低于2ps灵敏度:±200mV～-1.1V(p-p)单次事件分辩率-0.2ps输入阻抗:100Ψ(分差),50Ψ(单端)输入通道:2～10路它的测量功能有数字示波器、误码率(BER)测试器、时间间隔分析仪。作为TIA使用时可测量周期-周期抖动、周期总抖动、数据通道-数据通道抖动、时钟-数据通道抖动等。它可用于微处理器、DDRSRAM、RAMBUS、SONET、LAN、光纤、千兆位以太网等的测量。

SYN5605型多通道时间间隔测量仪最多可以支持36路多通道同时测量，精度可以到10ns，采用FPGA倍频技术，使得测量指标大幅度提高，路数还可以扩展，目前可以测量爆炸的通断信号，TTL信号，测量精度都非常高，而且通过多家计量单位测量，都给出合格证书。

4、时间综合参数测试仪测量时间参数

SYN5104型时间综合参数测试仪是为我国时间频率现场验收和计量单位测量研发的时间频率专业测试设备。采用GPS驯服OCXO恒温晶体振荡器技术，使本地时钟准确度达到-12量级，并且可以接收gps北斗双模卫星信号，使得定时精度为30ns，所以以本设备的本地时钟为参考可以测量时间频率信号的准确度，时间精度，时差，时间戳等，为电力系统的时间同步装置及研究所的时统设备的现场检测、校验、验收提供了有效而便捷的解决方案。

产品功能：

1)在结构设计上，将时间标准源、时差测量和测试结果显示三块功能实现一体化, 从而可以在一台便携式智能仪表中方便而准确地完成测试项目；

2)测试功能齐全：时间准确度、频率准确度、报文准确度,周波测量，温湿度测量，时间记录；

3)采用GPS/北斗二代卫星定时信号控制内置振荡器提供高精度时间频率标准，测量精度100 ns；

4)能直接测量，在前面板上直接显示被测时钟和标准时间的时差，测量方式直观方便；

5)可便携移动，既可用于现场，又可用于检测机构；

6)可以输出时间信号与更高级的标准时间源进行比对，以标定本测试仪的精度等级。也可用于给现场有需求的设备提供高精度的时间信号；

7)测量结果数据自动导出到计算机中；

8)具有7AH电池供电。

5、测量时间的仪器对比

数字存储示波器(DSO)只能用来看一些简单的时间图形，对于准确度、时间精度等不是特长，一句话看波形比较方便。计时器/计数器是用来专门测量频率准确度的，指标特别高，测量时间间隔不是很专业。时间间隔分析仪主要是用来测量时间间隔，不能测试频率准确度和时间精度。

时间综合参数测试仪是可以测量多种时间信号的，目前市场上有的时间信号接口：比如IRIG-B码，1pps，1ppm，1pph，串口tod，NTP,PTP,时差测量，打时间戳，频率准确度测量等等，几乎涵盖了市场上常用的所有时间频率信号，是目前最全面的测量时间的仪器。