2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2, 3, 4, 5  След.
 
 Кратковременная и долговременная стабильность часов
Сообщение24.02.2019, 22:20 


05/09/16
6473
При помощи приложений в айфоне (и на планшете андроид) я иногда меряю точность хода часов (настенных, наручных). Приложение обычно показывает ошибку в секундах за сутки (спешат\отстают). Ну как меряет ясно: по "тик-так"-ам.
Вопрос же вот в чём. В пределах примерно 1-2 секунд вопросов нет -- приложение наверное укладывается в эту точность.
Но интересует-то иногда и более высокая точность -- 1 и менее секунд в сутки.

Сами гаджеты между собой вполне согласны -- если на одном запускать метроном а на втором слушать, то программы сообщают об ошибке в пределах $0,1-0,2$ секунды в сутки.

Вопрос -- как бы "поверить" кратковременную (5 минут) стабильность часов айфона\андроида в домашних условиях (в единицах измерения секундах в сутки, ну можно и просто в долях), если по сути они являются домашними эталонами времени (ну, не сами они, а приложения в них, которые показывают время, взятое с ntp серверов)?

Или, с учетом того, что гаджеты друг о друге хорошего мнения, надо принять, что кратковременная стабильность у них достаточная (в пределах десятой доли секунды за сутки)?

О кварцевых часах гаджеты уже не такого хорошего мнения как друг о друге: показывают ошибку до полусекунды, по тем же часам ту же ошибку. Это меня несколько напрягает и расстраивает: выходит, что кратковременная стабильность гаджета лучше, чем в кварцевых часах - приборе для отсчета времени.Хотя думаю что долговременная стабильность лучше уже у кварцевых часов, но не знаю.

Долговременную стабильность гаджетов трудно проверить (да и не надо): они же по ntp синхронизируются, надо отключать, и т.п. Хотя вот планшет с андроидом почему-то то ли редко синхронизируется то ли что, но по полсекунды в сутки теряет и так неделями. А айфоны показывают -- один всегда меньше сотой доли секунды отклонение, другой -- меньше секунды (разные поколения - "точный" 6s, "неточный" 4s - видать он реже синхронизируется).

 Профиль  
                  
 
 Re: Кратковременная и долговременная стабильность часов
Сообщение25.02.2019, 00:13 
Заслуженный участник


20/08/14
5788
Россия, Москва
Полсекунды для автономных кварцевых часов - это нормально, 6ppm обеспечивается несложно. Причём кратковременная (минуты и часы) стабильность при постоянной температуре должна быть ещё на порядок лучше.

А вот гаджеты, чисто в принципе, могут синхронизироваться и от GSM сети, там точность временных меток TDMA выше (вроде вообще про stratum 1 говорят). Можно ли этими метками времени воспользоваться в пользовательском приложении я не знаю.

Как в быту померить точность хода часов порядка 0.1с/сутки (почти 1ppm) на интервалах в 5 минут не представляю: это же погрешность $300\pm0{,}00035$ с.
Вот если до сих пор передают сигналы точного времени по радио, то можно померить на интервале в час насколько часы уходят, записав стерео аудио сигнал радио и часов дважды с интервалом в час и сравнив, при частоте дискретизации 44100Гц (что умеют любые звуковые устройства компьютера) уход на десяток отсчётов будет виден, а это уже лучше 0.1ppm (0.01с/сутки).
NTP сервера для кратковременной стабильности особо не помогут, там конечно и математика, и статистика, и высокоскоростной инет, однако непрогнозируемость задержек никто так и не отменил и получить с ними точность лучше 0.01с (каждого измерения!) проблематично. NTP хорошо как долговременный стабильный источник, на интервалах в часы и дни, но не минуты.

Самый точный и надёжный источник стабильного сигнала в быту - 1PPS сигнал с GPS. У него точность обычно лучше 0.1ppm (0.01с/сутки) - и это именно точность, стабильность там на порядки выше и равна stratum 1 - правда это всё при некоторых дополнительных условиях типа длинного усреднения (десятки минут) и пропуска явных ошибок/замираний.

PS. Чувство что Вы не до конца понимаете стабильность Вам нужна или точность хода. По рабоче-крестьянски: первое - флуктуации от среднего, второе - среднее за большой промежуток. Первое обеспечивается в основном стабильностью внешних условий, второе - подстройкой (NTP, GSM, GPS, ...). И они могут быть и довольно независимы друг от друга, например некоторые микросхемы часовые генераторы подстраивают точную частоту кварца методом изменения длительностей секунд в течении минуты, т.е. каждая секунда в минуте может быть немного разной, но зато вся минута - очень точная.

 Профиль  
                  
 
 Re: Кратковременная и долговременная стабильность часов
Сообщение25.02.2019, 00:20 
Супермодератор
Аватара пользователя


09/05/12
18276
Кронштадт
Если не секрет - зачем это надо? Помимо того, что в большинстве случаев это не надо, остаются отдельные варианты, когда лучше бы понимать точную цель действий, чтобы сделать что-то осмысленное.

 Профиль  
                  
 
 Re: Кратковременная и долговременная стабильность часов
Сообщение25.02.2019, 00:35 


05/09/16
6473
Pphantom
Любопытство и перфекционизм.
Для практических целей (настройка маятниковых часов) точности гаджетов хватает.
Правда, из-за их (ходиков) плохой как раз кратковременной стабильности, все равно это растягивается на несколько дней. В принципе цикл примерно такой: ежедневные подкручивания маятника примерно в одно время, затем месяц часы идут норм (минута в неделю), затем что-то в них случается и минута начинает превращаться в две, цикл повторяется.

-- 25.02.2019, 00:53 --

Dmitriy40 в сообщении #1378198 писал(а):
Чувство что Вы не до конца понимаете стабильность Вам нужна или точность хода.

От гаджетов нужна кратковременная стабильность и знание систематической погрешности (в принципе, об этом и тема, был намечен следующий вопрос а корректируют ли гаджеты свой ход если ежедневно при синхронизации по ntp выясняется что ошибка скажем 1-2 секунды), а от наручных\настенных часов нужна долговременная стабильность И точность хода (но в обычных цифровых кварцевых часах программная корректировка хода это редкость, в стрелочных кварцевых часах ещё бОльшая редкость, помойму чаще бывает gps или радиосинхронизация, чем вручную задаваемая суточная корректировка).

 Профиль  
                  
 
 Re: Кратковременная и долговременная стабильность часов
Сообщение25.02.2019, 00:54 


24/01/09
787
Украина, Днепропетровск
Из доступного на дому - GPS-датчики, желательно с отдельным тактовым выходом. Есть и с импульсами на 1pps, бывают и на 1 МГц.
Хотя некоторые и списанный рубидиевый эталон от GSM-соты умудряются достать и запустить.

 Профиль  
                  
 
 Re: Кратковременная и долговременная стабильность часов
Сообщение25.02.2019, 01:01 


05/09/16
6473
Dmitriy40 в сообщении #1378198 писал(а):
Самый точный и надёжный источник стабильного сигнала в быту - 1PPS сигнал с GPS.

Да, но есть некоторые вопросы.
В помещениях gps работает не очень, на отраженных сигналах, и сдается мне, что не выкидывая антенну на улицу получить непрерывный сигнал довольно трудно.
Вряд ли (но тут я не знаю чесговоря) какое-то приложение, которое мерит ход настенных маятниковых часов, может пользоваться gps-ом сперва для определения систематичекой погрешности системных часов гаджета, чтобы потом её учитывать скажем при определени длительности ста-двухсот-трехсот полупериодов (ака полуколебаний - "тиков" и "таков").

-- 25.02.2019, 01:05 --

Theoristos в сообщении #1378212 писал(а):
Из доступного на дому - GPS-датчики, желательно с отдельным тактовым выходом.

Малореализуемо и неясно что это конкретно, но допустим что есть. То есть, есть какой-то разъем, на котором очень стабильный мегагерц. И что, как этим поверять системные часы гаджета?

 Профиль  
                  
 
 Re: Кратковременная и долговременная стабильность часов
Сообщение25.02.2019, 15:16 


27/08/16
5465
wrest в сообщении #1378178 писал(а):
Вопрос -- как бы "поверить" кратковременную (5 минут) стабильность часов айфона\андроида в домашних условиях
За это время погрешность даже плохонького кварца составит всего десяток миллисекунд. "В быту" голыми руками такую погрешность не измерить.

Из доступных эталонов времени самый дешевый - GPS. К тому же, он автоматически учитывает время распространения радиоволны до приёмника. Сигналы базовых станций сотовой сети долговременно тоже очень стабильны, но у них добавляется погрешность из-за времени распространения радиоволны. Кроме того, эти сигналы ещё нужно принять и декодировать, что внутри приёмников, конечно, делается, но только внутри.

-- 25.02.2019, 15:17 --

wrest в сообщении #1378213 писал(а):
неясно что это конкретно,
GPS модули для DIY.

 Профиль  
                  
 
 Re: Кратковременная и долговременная стабильность часов
Сообщение25.02.2019, 15:39 


05/09/16
6473
realeugene в сообщении #1378339 писал(а):
За это время погрешность даже плохонького кварца составит всего десяток миллисекунд. "В быту" голыми руками такую погрешность не измерить.

Вы ничего не путаете? Десяток миллисекунд ($0,010$ секунд) каждые 5 минут дают уход в почти 3 секунды в сутки ($\approx 35 \text{ppm}$). Гаджеты (айфоны\андроиды) легко это меряют по "тик-так"-ам, пропустив аудиосигнал через свуковой тракт, оцифровку, распознавание фронтов и т.п.

Вопрос был о точности на пару порядков лучше, порядка $0,1$ секунды в сутки, т.е. $\approx 1 \cdot 10^{-6}$ (~1 ppm).

 Профиль  
                  
 
 Re: Кратковременная и долговременная стабильность часов
Сообщение25.02.2019, 15:48 


27/08/16
5465
wrest в сообщении #1378340 писал(а):
Десяток миллисекунд ($0,010$ секунд) каждые 5 минут дают уход в почти 3 секунды в сутки.
$\pm 20$ ppm - типичная погрешность частоты кварцев без дополнительной настройки и термокомпенсации. Бывает и 50 ppm конечно. Бывает и единицы ppm. Точнее нужны рубидиевые стандарты частоты или атомные часы. GPS привязана к атомным часам в конце концов. Телефоны привязаны к сотовой сети. Возможно, и клок аудиоподсистемы от него корректируется когда установлено соединение. Но не уверен что это им нужно.

Вообще да. Можете создать аюдиофайл с синусоидой на пять минут. Проиграть его одним телефоном, записать вторым. И посмотреть насколько частота сдвинулась в записи по разности отсчётов большого количества периодов. При частоте 1 кГц и погрешности 10 ppm сдвиг будет 1 период на 100 секунда, т. е. можно измерять меньше,

 Профиль  
                  
 
 Re: Кратковременная и долговременная стабильность часов
Сообщение25.02.2019, 15:53 


05/09/16
6473
В общем, я склоняюсь к тому, что раз гаджеты друг у друга намеривают отклонение в пределах 1 ppm, то вряд ли они все трое вдруг врут на очень близкую величину притом в одну сторону. Скорее, их (гаджетов) системные часы (и весь "тракт" в виде формирования и воспроизведение аудиосигнала, а также запись и анализ аудиосигнала) вот так вот точно и идут.

-- 25.02.2019, 15:56 --

realeugene в сообщении #1378342 писал(а):
$\pm 20$ ppm - типичная погрешность частоты кварцев без дополнительной настройки и термокомпенсации.

У самих кварцев - наверное. Но кварцы только формируют тактирование. А сколько тактовых импульсов считать за одну секунду, может (? я не знаю) наверное (?) задаваться программно. Тогда одно-мегагерцовый кварц уже можно программно регулировать с шагом 1 ppm. Какие там кварцы в телефонах не знаю, впрочем.

 Профиль  
                  
 
 Re: Кратковременная и долговременная стабильность часов
Сообщение25.02.2019, 15:57 


27/08/16
5465
wrest в сообщении #1378343 писал(а):
Скорее, их (гаджетов) системные часы (и весь "тракт" в виде формирования и воспроизведение аудиосигнала, а также запись и анализ аудиосигнала) вот так вот точно и идут.
Отключите гаджеты от сотовой сети на сутки, потом проверьте. Или перезагрузите телефоны. Есть шанс, что гаджеты начнут разбегаться.

 Профиль  
                  
 
 Re: Кратковременная и долговременная стабильность часов
Сообщение25.02.2019, 15:59 


05/09/16
6473
realeugene в сообщении #1378348 писал(а):
Отключите гаджеты от сотовой сети на сутки, потом проверьте. Есть шанс, что начнут разбегаться.

Конечно начнут, как говорится - к бабке не ходи. И что?

 Профиль  
                  
 
 Re: Кратковременная и долговременная стабильность часов
Сообщение25.02.2019, 15:59 


27/08/16
5465
wrest в сообщении #1378343 писал(а):
регулировать с шагом 1 ppm

Есть точность, а есть дискретность. У приёмника сотовых сигналов частота корректируется до 1 ppm чтобы он сидел в сети, но я не знаю, что ещё в смартфоне корректируется от сотовой сети.

 Профиль  
                  
 
 Re: Кратковременная и долговременная стабильность часов
Сообщение25.02.2019, 16:37 
Заслуженный участник


20/08/14
5788
Россия, Москва
realeugene в сообщении #1378339 писал(а):
Сигналы базовых станций сотовой сети долговременно тоже очень стабильны, но у них добавляется погрешность из-за времени распространения радиоволны.
Эта погрешность во первых компенсируется при обмене пакетами с базовой станцией до точности 50м (а это практически 0.1ppm), а во вторых на точность хода и отсчёт времён не влияет, это лишь "смещение фазы" времени, но никак не скорость. Скорость же привязана к базовым станциям, которые (как говорят) сидят на stratum 1. Но вот доступны ли эти метки времени в пользовательской программе я не в курсе.

wrest в сообщении #1378343 писал(а):
В общем, я склоняюсь к тому, что раз гаджеты друг у друга намеривают отклонение в пределах 1 ppm, то вряд ли они все трое вдруг врут на очень близкую величину притом в одну сторону. Скорее, их (гаджетов) системные часы (и весь "тракт" в виде формирования и воспроизведение аудиосигнала, а также запись и анализ аудиосигнала) вот так вот точно и идут.
Без стороннего источника стабильного сигнала пожалуй вот на этом можно и остановиться.
А долговременную стабильность обеспечивают NTP или GPS (или GSM если включен механизм коррекции даты/времени по сети оператора).

 Профиль  
                  
 
 Re: Кратковременная и долговременная стабильность часов
Сообщение25.02.2019, 16:44 


27/08/16
5465
Dmitriy40 в сообщении #1378352 писал(а):
Скорость же привязана к базовым станциям, которые (как говорят) сидят на stratum 1.
Про модули GPS в базах в качестве именно первичного референса слышал. GPS хорош, конечно, пока спуфферы не включают.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 75 ]  На страницу 1, 2, 3, 4, 5  След.

Модераторы: profrotter, Парджеттер, photon, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group