[發明專利]一種利用數字信號傳輸模擬信號波形時的時鐘同步方法

有效

• 申請號: 202011079257.2
• 申請日: 2020-10-10
• 公開（公告）號: CN112398562B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 劉海;王小虎
• 申請（專利權）人: 中天啟明石油技術有限公司
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06;H04J3/24;H04L1/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 張澤鋒

本發明公開了一種利用數字信號傳輸模擬信號波形時的時鐘同步方法，過程如下：主傳感器定時器啟動，主傳感器開始發射數據，其余的各個傳感器稱為從傳感器；各個從傳感器接收主傳感器發送的數據，從傳感器在完成接收主傳感器數據之后啟動從傳感器自身的定時器，然后利用從傳感器自身的定時器確定各個從傳感器發射數據的時隙；傳感器信號接收端接收各個傳感器數據放入緩存器，在與傳感器對應的數模轉換時鐘的控制之下，數據從緩沖器相應的緩沖區讀出，然后通過數模轉換電路把接收到的數據還原為模擬波形。該發明利用無線數字通訊方式實現模擬波形的傳輸以及波形傳輸過程中各個傳感器的同步及模數轉換和數模轉換時鐘的同步。

技術領域

本發明涉及通信傳輸同步技術領域，具體涉及一種利用數字信號傳輸模擬信號波形時的時鐘同步方法。

背景技術

在傳統的遠程自動控制系統及遠程測量系統中(如圖1所示)，傳感器采集到的信號都是通過電纜或無線電波以模擬信號的方式發送給中心控制單元。由于自然界當中的電磁干擾及電纜傳輸特性的影響，傳感器信號在傳輸過程中或多或少會出現失真，在控制系統中，系統的控制精度、甚至系統的穩定性都無法得到保障，而在測量系統中，由于干擾及失真的影響，測量精度會受到傳輸過程中產生的誤差的影響。

為了降低干擾對傳感器測量信號的影響，遠程測量用傳感器通常采用電流信號。雖然電流信號的抗干擾能力比電壓信號要高，但信號仍然受熱噪聲及各種干擾的影響，而且還存在必須給傳感器供電的麻煩，尤其像石油鉆井和煤碳開采這樣的使用場景，由于安全生產的要求，對供電的要求非常嚴格。

比較理想的做法是在傳感器端，把測量信號轉換為數字信號，以數字量的形式把測量結果發送給中心控制單元。在實際使用的系統中，還存在大量的需要輸入信號為模擬信號的中心控制單元，這就要求在接收端將數字信號通過數模轉換電路把數字量先轉換為模擬量，然后把模擬信號輸入到中心控制單元。

為了解決傳感器測量數據在傳輸過程中的干擾問題，目前亟待提出利用無線數字通訊方式實現模擬波形的傳輸以及波形傳輸過程中各個傳感器的同步及模數轉換和數模轉換時鐘的同步方法。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中的上述缺陷，提供一種利用數字信號傳輸模擬信號波形時的時鐘同步方法。

本發明的目的可以通過采取如下技術方案達到：

一種利用數字信號傳輸模擬信號波形時的時鐘同步方法，應用于遠程自動控制系統或遠程測量系統，該遠程自動控制系統或遠程測量系統包括多個遠程測量用傳感器和傳感器信號接收端，該時鐘同步方法把信號傳輸時間劃分為M個時隙，所有M個時隙構成一幀，其中第一個時隙為主時隙，主時隙內發射數據的傳感器為主傳感器，主傳感器包括一個用于控制各個傳感器同步的定時器，稱之為主傳感器定時器，各個傳感器采集信號，待采集到的信號數量等于或超過一幀之后，在分配給該傳感器的時間段內發射到傳感器信號接收端，所述時鐘同步方法包括以下步驟：

S1、主傳感器定時器啟動，主傳感器開始發射數據，其余的各個傳感器稱為從傳感器；

S2、各個從傳感器接收主傳感器發送的數據，從傳感器在完成接收主傳感器數據之后啟動從傳感器自身的定時器，然后利用從傳感器自身的定時器確定各個從傳感器發射數據的時隙；

S3、傳感器信號接收端接收各個傳感器數據放入緩存器，在與傳感器對應的數模轉換時鐘的控制之下，數據從緩沖器相應的緩沖區讀出，然后通過數模轉換電路把接收到的數據還原為模擬波形，其中，傳感器信號接收端包括一個時長等于幀長的定時器，該傳感器信號接收端定時器與主傳感器定時器工作方式相同，在定時器結束后，自動開始下一幀的定時，在每一幀結束時，傳感器信號接收端通過一幀內接收數據個數與已進行數模轉換的數據個數的差值，調整數模轉換讀取緩存器中數據的位置，實現模數轉換時鐘與數模轉換時鐘的同步。