打開示波器接人秒脈沖信號的通道,尋找各自的秒脈沖信號利用示波器的光標(biāo)測量功能測量出兩路脈沖信號的差值。測量示意圖如圖4所示。

圖4兩路秒脈沖信號的差值測量

Fig.4 Difference measurement of two second pulse signals

如果通過目測,確定兩者時間差<1s,則示波器測量出的數(shù)據(jù)為兩者的時間差;如果兩者時間差>1s則目測得出相差的整秒數(shù)加上示波器測量的數(shù)據(jù)為兩者的時間差。

在相同條件下,重復(fù)測量時間差10次,測量結(jié)果如表1所示。

表1 10次獨立測量數(shù)據(jù)

Tab.1 10 independent measurements

由貝塞爾公式可得:

使用示波器光標(biāo)測量時間差引人的最大誤差不超過士1%,為均勻分布,則標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

示波器讀數(shù)分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

溯源系統(tǒng)測量時間誤差不超過10ns引人的標(biāo)準(zhǔn)不確定度可忽略不計則合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

因此使用此溯源方法的擴(kuò)展不確定度約為0.09x2=0.18ms(k-2)。

綜上所述此溯源方法,即使用示波器測量秒脈沖信號得出測試儀與溯源系統(tǒng)的時間差可提供毫秒級別的溯源準(zhǔn)確度。

結(jié)論

本文基于新能源汽車充電樁測試儀的時間校準(zhǔn)功能提出了該類儀器的時間溯源方法并且分析了其測量不確定度。

鑒于充電樁測試儀的時間校準(zhǔn)功能還不算太完善其開放的用于時間校準(zhǔn)或者配合溯源的接口配備不全導(dǎo)致溯源方法受限。例如目測對時這種方法是存在較大誤差的,因為測試儀使用的是液晶顯示屏刷新率較低其內(nèi)部時鐘發(fā)出的秒脈沖信號與實際在顯示屏上的時間變化存在較大的延遲。更準(zhǔn)確的方法是測試儀與溯源系統(tǒng)的秒脈沖信號的對比。另外示波器的時間測量誤差較大，準(zhǔn)確度只能達(dá)到毫秒級別如果希望達(dá)到微秒甚至是納秒級別的測量準(zhǔn)確度就需要使用其他的時間測量儀器。針對上述問題下面提出幾點設(shè)想的改進(jìn)方法。

1)增加時間顯示裝置的顯示位數(shù)。增加充電樁和溯源系統(tǒng)的時間顯示位數(shù)例如增加0.1秒的顯示位數(shù)就能加快<1s的時間差的測量速度;

2)規(guī)范充電樁測試儀的輸入輸出接口。為得到更準(zhǔn)確的時間差測試儀除了現(xiàn)有的秒脈沖輸出接口外還應(yīng)配備頻率信號輸出、外參考頻率輸人、外參考秒脈沖輸入等接口確保數(shù)字時鐘能實現(xiàn)GNSS授時同步或外部參考同步;

3)選擇更高準(zhǔn)確度的時間測量儀器。使用時間間隔測量儀SR620或頻率計53181A等可獲得比示波器更準(zhǔn)確的時間差數(shù)據(jù)精度可達(dá)到ns級別。