高精度时间间隔测量方法综述_孙杰

总第170期2008年第8期 舰船电子工程S hi p E lectronic Engineering V ol .28N o .8 175 高精度短时间间隔测量方法及应用3袁湘辉　吴文全(海军工程大学电子工程学院　武汉　430033)摘　要　介绍了一种通过积分将短时间间隔扩展为长时间的测量方法,并对测量误差进行了分析。

结果表明,应用本方法采用普通器件就可以对短时间间隔进行高精度测量,可应用于高精度小相位差测量等场合。

关键词　测量;短时间;积分中图分类号　TN 707A High Precision M easurem ent M ethod for L ittle Tim eIn terval and Its App licationYuan X ian ghu i W u W enquan(Coll ege of E lectronic E nginee ri ng,N ava l U nive rsity of E nginee ring,W uhan 430033)A b s tra c t A m e t hod of m easuring little ti m e inte rva l through int egral circuit is introduced in this paper,and the m easured e rrors is analyzed by t his m ethod .Based on thi s m ethod,a hi gh p recision can be obtained using ordinary devices in the field of m easuring little phase difference .Ke y w o rd s m easure m ent,little ti m e interva l ,integral C l a s s N um be r TN 7071　引言通用时间间隔测量是采用电子计数器测量,在要测量的时间间隔内电子计数器进行计数,根据计数的个数就可以得到时间间隔。

万方数据万方数据万方数据万方数据２６３０仪器仪表学报第２９卷图５高精度时ＩｂＪ删隔测赶系统样机实物ｎｇ５ＴｈｅｐｈｏｆｏｏｆｔｈｅｌｉｍｅｉｎｌｅｒｖａＩｍｅａｓｕｒｅｍｅｎＩｐｍｍｆｙｐｅ４．２测试结果网６给ｆＩ｛了采样率为ｌ【）ｏＭｓ／ｓ，量化位数为１４比特时，通道ｌ（ＣＨｌ）干¨通道２（ｃＨ２）进行的１００次测量结果。

此外，表２给出厂上文提到的３种情况下的各通道的槲位（时延）估计精度和时间Ｊ’日Ｊ隔测量精度。

由表中的数据，可以得出如Ｆ结论：１）单通道相位（时间）测量精度和双通道时间间隔测莆精度均在ｌＯｐｓ左右，三种情况的差异不太明显。

相对来说，时间间隔测量精度在１００Ｍｓ／ｓ采样率、１４比特量化的最高，优于ｌＯｐｓ；在１００Ｍｓ／ｓ采样率、１０比特量化时最低，略微超过１０ｐｓ。

２）实验结果基本上体现不出３种情况下的精度差异，均低于表ｌ的理论精度。

这是冈为单通道相位（时间）的估计结果受触发误差和被测频标信号抖动的影响。

这两个误差约为１０ｐｓ，远大于相位（时间）估计误差。

３）作为双通道差的时间间隔测量结果中消除了被测频标信号抖动的影响，应该精度高于单通道测量结果。

但是｝｝１于实验系统巾两块采集卡之问时钟同步存在一定抖动，降低了测量结果的精度，凶而时间问隔的测量精度约为ｌＯｐｓ左右。

图６测量结果曲线（１００ＭＳ／８采样率、１４比特最化）¨ｇ．６Ｐｈａｓｅａｎｄ“ｍｅｊｎｌｅⅣａｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓ（ｓａｍＩ＇ｌｉｎｇｒａｔｅ１００ＭＳ／ｓ，】４ｂ）表２三种采样率下样机精度对比（厶ｒ－１０ＭＨｚ，Ⅳ＝ｌ０“）Ｔａｂｌｅ２Ａｃｃｕｒａｃｙｃｏｍｐａｒ勘ｎｕｎｄｅｒｔｈｒ托ｃ衄ｄｉ６０陋（矗ｆ－１０ＭＨｚ．～＝ｌ０２４）５结论从实验数据与理论结果对比，可以发现由于实验系统各环节引入的噪声，使得测试结果难以反映３种测试情况的差异。

综合来看，实验系统达到了ｌＯｐｓ的测肇精度。

论 述
Ｌ Ｏ Ｗ Ｃ Ａ Ｒ Ｂ ０ Ｎ Ｗ０ 尺 Ｌ Ｄ ２ ０ １ ５ ／ ， １
高精度 时 间间隔测量技 术 与方法探 讨
潘其锋 ， 唐伟华 （ 浙江新景市政园林有限公司， 浙江 绍兴 ３ １ ２ ０ ０ ０ ）
【 摘 要 】 随著社会经济的发展 以及科学技术的进步， 时间间隔测量技术在越来越多的领域得到 了更为广泛 的运用。尤其是在激光测距、 卫星定
位、 天 文观 测 、 芯 片 设计 、 原 子物 理 、 电信 通讯 等 领 域 ， 时 间 间 隔测 量 技术 以 及 方法 起着 非常 重 要 的作 用 ， 可 以说 这 些领 域 的发展 离 不 开 时 间 间隔 测
量 技术 的应 用。但 是 ， 使 时 间 间隔 测 量 的精 度 更加 精 确仍 然 是 当前 科 技发 展 需 要不 断 跟进 的 问题 。目前 ， 高精 度 时 间 间隔 测量 方法 并 不少 见 ， 因此
２ ． １ 直接计数法
目前 ， 直接计数法在电路计数 中． 其 频 率 单 位 已经 达 到 数 他 的物理 量相 比较 时间却 有着 更 高的测 量准 确度 以及分 辨 率 ， ＧＨｚ ， 所 以 当分 别率 要 求 为 纳秒 量 级 时 ． 可 以 通过 高 时 钟 频 率 从 某一程度 上 而言 ， 时 间是唯 一能 够 实现 较远 距 离校 准 以及 传递 信 号 来直 接 计数 ， 因为 这 一 方 法应 用原 理 非 常 简单 。 但是在 实 的 物 理 量 。所 以 ， 时 间 作 为 一 个 重要 的 物 理 量 ， 对 于 测 量 技 术 的 发 际的测量当中， 如 果要 实现 分辨 率 １ ０ ０ ｐ ｓ 或 者 以上 。 那 么计 数 展有 着非 常深远 的意 义。 自 从 时间 间隔测 量技 术发展 以来 ， 就被 频 率就 需要 ２ ０ ＧＨｚ或 以上 ， 也就 是 信 号 需要 达 到微 波段 ｛ ． 、但 测 量领域 给予 了高度 的重视 ． 不仅 因为它 为研 究新的 方法 指 明 了 是 事 实上 这 样 精 确 的 信 号是 难 以 实现 的 ． 并 且 由于 参 数 效 应 ， 道路 ． 同时也 为其他 技 术的进 步 以及 经 济 的发 展 带来 了非 常积极 也 难 以在 普 通 的 电路 中 实现 换 而言 之 ， 直 接 计 数 法精 确度 目 的 影响 。因此 ， 本文 通过 总结前人 经验 与理论 ． 对 高精 度 时 间间隔 前仅 可 以达 到 纳 秒级 别 。 不过 ， 直接 计数 法在 存 储 上 占有 一 定 测 量技 术与其 方法进 行深入 的分析 的优势． 通 常 只 需要 存储 单 元 就 能 够 实现 较 大 量程 。 而在 实 际

ｓ ｙｎｃ ｏ ｚ ｔ０ ｓ ｓｔｍ ｓ ｈｒ ｎｉａ ｉｎ ｙ ｅ ．Ｔｈｅ ｅ ｕ ｔ ｈｏｗｓ ｈ ｔ ｈｅ ｒ ｓ ｌ ｓ ｔ ａ ｔ ｍ ｅ ｓ ｅ ｅ ａｃ ｕｒ ｃｙ ｔ ｅ ｙ ｔ ｍ ｉ １ ｓ， ｔ ｒ ｓ ｌ ｔｏ ｉ ａ ｕｒ ｍ ｎｔ ｃ ａ ｏｆ ｈ ｓ ｓ ｅ ｓ ｎ ｈｅ ｅ ｏ ｕ ｉ ｎ ｓ １ ２５ ｐｓ，ａ ｈｅ ｍ ｅ ｓ ｅ ｅ ａ ｎｄ ｔ ａ ｕｒ ｍ ｎｔｒ ｎｇｅ ｉ ～ ９ ． ｓ １ ｎｓ ９９ Ｓ
Ｘｉ ｎ ｎｇ Ｙａ （ ｔ ｎ ｌＴｉ ｅ ｖ ｃ ｎ ｅ Ｎａ ｉ ａ ｍｅ Ｓ ｒ ｉｅ Ｃｅ ｔ ｒ，Ｃｈｉ ｅ ｅ Ａｃ ｄ ｍｙ ｏ ｉ ｎ ｅ ，Ｘｉ ｎ ７ ０ ０ ） ｏ ｎ ｓ ａ ｅ ｆＳｃｅ ｃ ｓ ’ １ ６ ０ ａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｉ ｅ ｉ ｅ ｖａ ｅ ｓ ｅ ｅ ｓ ｉ ｅ ｙ ｉ ｐｏ ｔ ｎｔｉ ｉ ｅ ｓ ｎｃ ｏ ｚ ｔｏｎ ｓ ｔ ｍ ｓ ｓｒ ｃ ： ｍ ｎｔ ｒ ｌｍ ａ ｕｒ ｍ ｎｔ ｓ ｖ ｒ ｍ ｒ ａ ｎ ｔｍ ｙ ｈｒ ｎｉａ ｉ ｙｓ ｅ ．Ｔｈｉ ｒ ｉｌ ｓ ｒｂ ｓ ｉ ｅ ｓ ａ ｔｃｅ ｄｅ ｃ ｉ ｅ ａ ｔｍ
Ｃ Ｕ 模 块 的 主 要 功 能 是 接 收 和 处 理 数 据 ， 现 时 间 间 隔 测 Ｐ 实 量 系统 与 其 他 器件 的通 信 ， 制 整 个 系 统 的工 作 时 序 ； 控 时
时间频 率系 统 中 时 间 同 步 一 直 都是 一 个 被 广 泛 关 注
的问题 ， 时 间间 隔的测量 又是 时 间 同步 中非 常关 键 的部 而
也 相对 比较 昂贵 。因此 ， 制 一 种 专 门用 于 时 间 同步 系统 研 的时 间间 隔测量 系统 就显得 很有 必要 。

高精度时间间隔测量方法综述摘要：时间间隔测量技术在众多领域已经获得了应用，如何提高其测量精度是一个迫切需要解决的问题。

在分析电子计数法测量原理与误差的基础上，重点介绍了国内外高精度时间间隔测量方法，这些方法都是对电子计数法的原理误差进行测量，并且取得了非常好的效果。

文章的最后给出了高精度时间间隔测量方法的发展方向及应用前景。

关键词：时间间隔；原理误差；内插；时间数字转换；时间幅度转换0引言时间有两种含义，一种是指时间坐标系中的某一刻；另一种是指时间间隔，即在时间坐标系中两个时刻之间的持续时间，因此，时间间隔测量属于时间测量的范畴。

时间间隔测量技术在通信、雷达、卫星及导航定位等领域都有着非常重要的作用，因此，如何高精度测量出时间间隔是测量领域一直关注的问题。

本文详细分析了目前国内外所采用的高精度时间间隔测量方法，指出其发展趋势，为研究新的测量方法指明了方向。

1 电子计数法1.1 测量原理与误差分析在测量精度要求不高的前提下，电子计数法是一种非常好的时间间隔测量方法，已经在许多领域获得量化时钟频率为0f ，对应的周期001f T =，在待测脉冲上升沿计数器输出计数脉冲个数N M ,，1T ，2T 为待测脉冲上升沿与下一个量化时钟脉冲上升沿之间的时间间隔，则待测脉冲时间间隔x T 为：()210T T T M N T x -+⋅-= （1）然而，电子计数法得到的是计数脉冲个数N M ,，因此其测量的脉冲时间间隔为：()0'T M N T x ⋅-= （2） 比较表达式（1）（2）可得电子计数法的测量误差为21T T -=∆，其最大值为一个量化时钟周期0T ，产生的原因是待测脉冲上升沿与量化时钟上升沿的不一致，该误差称为电子计数法的原理误差。

除了原理误差之外，电子计数法还存在时标误差，分析表达式（2）得到：()()00'..T M N T M N T x ∆-+-∆=∆ （3）比较表达式（3）（2）：()()0''T T M N M N T T x x ∆+--∆=∆ （4） 根据电子计数法原理，()1±=-∆M N ，0'T T M N x=-，因此：00'0'T T T T T x x ∆⋅+±=∆ （5）00'T T T x ∆⋅即为时标误差，其产生的原因是量化时钟的稳定度00T ∆，可以看出待测脉冲间隔x T 越大，量化时钟的稳定度导致的时标误差越大。

时间间隔测量方法及误差分析作者：李新声来源：《中国科技博览》2013年第36期[摘要]本文针对电子计数法测量时间间隔存在原理误差、时标误差和触发误差的问题进行了分析，并且提出了减小电子计数法测量误差的方法。

[关键词]时间间隔电子计数中图分类号：F416.63 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）36-0349-01引言：电磁信号的时间测量主要是指时间间隔的测量，时间间隔是起始信号和终止信号之间所经历的时间，广义上也包括周期测量。

时间间隔测量技术在通信、雷达、卫星及导航定位等领域起着非常重要的作用，因此提高测量时间间隔测量准确度是测量领域一直关注的问题。

1 时间间隔测量原理（如图1）随着科学技术的发展，电子计数器的使用越来越广泛，特别是在时间间隔测量中，它已成为通用的测量设备。

电子计数器通常由时基，控制单元，计数及显示单元等部分组成。

电子计数器机内晶振输出的信号（周期为T0）经分频倍频后，以脉冲列的形式（时基T0）通过主闸门进入计数器。

由被测信号控制主闸门，而用时基脉冲进行计数。

在时间间隔测量中设置了B，C两个输入通道，分别送出起始信号和终止信号去控制门控双稳电路以形成闸门信号。

根据被测时间间隔TX内进入计数器的时标脉冲T0的个数N，得到两个被测信号之间的时间间隔Tx，即Tx=T0*N。

利用电子计数器的时间间隔测量功能既可以对周期信号进行测量，也可以对非周期信号进行测量，可以方便的实现脉冲宽度，上升时间，下降时间的脉冲参数的测量。

例如要实现上升时间的测量，只需将脉冲同时接入B，C两个通道，B通道触发电平设置为信号幅度的10%（正极性），C通道触发电平设置为信号幅度的90%（正极性）。

2 时间间隔误差分析及减小办法在测量精度要求不高的情况，电子计数法是一种非常好的时间间隔测量方法，已经在许多领域获得了广泛应用，测量时序图如图1：引起电子计数器出现测量误差的因素很多，但是主要是量化误差、时基误差和触发误差三种误差。

高分辨率时间间隔测量技术研究高分辨率时间间隔测量技术研究摘要：高分辨率时间间隔测量技术是现代科学研究和工程应用中至关重要的一项技术。

本文首先介绍了高分辨率时间间隔测量技术的背景和意义，然后详细阐述了高分辨率时间间隔测量技术的原理和方法，包括电子、光电和超快光学等多种测量方法。

最后，结合实际应用，探讨了高分辨率时间间隔测量技术在科学研究和工程实践中的应用前景和挑战。

一、引言时间是我们生活中最重要的基本物理量之一，同时在科学研究和工程实践中，精确测量时间间隔也显得尤为重要。

例如，在微纳尺度下的物理现象研究中，如超快动力学、量子计算等，需要对时间尺度进行高精度的测量。

而在通信、导航、雷达等应用中，高分辨率时间间隔测量技术也扮演着重要角色。

因此，高分辨率时间间隔测量技术的研究具有重要意义。

二、高分辨率时间间隔测量技术原理高分辨率时间间隔测量技术的原理可归纳为以下几个方面：电子测量、光电测量和超快光学测量。

其中，电子测量主要利用电子器件的响应特性来测量时间，常用的电子器件有瑞利发射二极管、微波谐振腔等。

光电测量则是通过测量光信号的到达时间来确定时间间隔，常用的光电器件有光纤、光电二极管等。

超快光学测量技术是利用超快激光器和特殊探测器来实现超快时间间隔的测量，可以达到亚飞秒甚至飞秒量级。

这些原理和方法提供了多样化的选择，并能根据需要灵活应用。

三、高分辨率时间间隔测量技术方法1. 电子测量方法电子测量方法主要通过测量电子器件的响应特性来测量时间间隔，具有较高的时间分辨率和精度。

例如，利用瑞利发射二极管的特性，通过测量出光电信号的到达时间，可以实现纳秒或亚纳秒级别的时间间隔测量。

此外，微波谐振腔也可以用来测量时间间隔，其分辨率可以达到皮秒级别。

2. 光电测量方法光电测量方法是通过测量光信号的到达时间来确定时间间隔。

常用的光电器件包括光纤和光电二极管。

光纤可以传输光信号并保持信号的时间分辨率。

光电二极管则能将光信号转化为电信号，再通过电路对电信号进行测量。

⾼精度时间间隔测量⾼精度时间间隔测量仪时间和空间是物质存在的基本形式，任何物质的运动、变化或发展过程，都是在时间和空间内发⽣的，⼈类的⼀切活动，离不开时间和空间。

时间是⼀个基本的物理量，它的单位是秒。

许多世纪以来，⼈类是通过天⽂观测和计算的⽅法获得准确的秒。

随着科学技术等⽣产⼒的发展和进步，⼈类对时间准确度要求越来越⾼，时间单位的确定也经过了世界时、历书时和原⼦时的过程。

短时间间隔的精密测量，在时频领域中⼜是⼀切其它量（如时间或相位的起伏、频率与频率稳定度）精密测量的基础，同时⼜可以被⼴泛的⽤于各种⾮时频量的⾼精度测量中。

⾼精度的⼀定范围内的短时间间隔测量⽅法可以直接在⾼精度频率，相位和时间以及许多⾮频率量的测量中获得应⽤。

它的发展不但对于时频技术的发展有很⼤的促进作⽤，⽽且对于各种量的精密测量和控制，对于测控技术在⼯业、国防及科学技术的进步⽅⾯起到举⾜轻重的作⽤。

这⽅⾯所取得的新技术及成果，将会产⽣巨⼤的经济效益。

SYN5605型⾼精度时间间隔测量仪是⼀款根据时间间隔测量仪检定规程的要求制作的⼀款多功能，⾼可靠性，专⽤的精密时差测量仪器。

采⽤⾼稳定度恒温晶振作为时间基准，使⽤7⼨⼤液晶触摸屏，采⽤⼤规模集成电路FPGA技术，全数字控制，实现⾼精度时间间隔测试，整机具有⾼稳定度、⾼准确度的优点，功能完善，操作⽅便，抗⼲扰能⼒强。

产品功能1)内外频标相互切换；2)36通道同时测试；3)⼤触摸屏进⾏实时显⽰；4)单通道，双通道，多通道同时测量功能；5)通过串⼝直接输出⽐对结果给计算机。

产品特点a)⾼度集成，精度⾼；b)稳定性好，性能可靠；c)液晶显⽰⾯板，简洁、直观。

典型应⽤1)各计量校准部门及科研院所等。

2)本仪器可⼴泛地应⽤于各种科学试验中，其中包括爆轰与粒⼦判别等科学试验中爆速、弹速、冲击波速度、⾃由⾯速度、飞⽚速度等爆轰参数测量，是爆轰物理、冲击波物理、常规武器研究、天⽂实验、激光测距、定位定时、航天遥测遥控等很多领域不可缺少的仪器。

关键词 ： 间间隔 ； 时 原理误差 ； 时间相位转换
中图 分 类 号 ： Ｐ ０ ． Ｔ ３ １５ 文献标 识码 ： Ａ
Ａ ｇ ｅ ｉｉ ｎ Ｔｉ ｅ Ｉ ｅ ｖ ｌＭ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ｅ ｈ ｄ Ｈｉ ｈ Ｐｒ ｃ ｓｏ ｍ － ｎｔ ｒ ａ ａ ｕ ｅ ｎｔＭ ｔ ｏ
示．
时间 一相位转 换方法 ， 方法可 以很好 地克 服原 理误 该 差 对时 间间隔测量精 度的影 响 ， 论和 计算 机仿 真表 理 明 ， 方法 的测量精度法 介 绍
当前 ， 间 间 隔测 量 仪 所 采用 的测 量 方 法 多 以 时
高 精度时 间间隔测量具有 十分 重要 的意义 ， 其被
特做 以下 分 析 ．
广泛应用 于通信 、 雷达 、 卫星及 导航定 位 等领域 ． 当前 获得最 为广 泛应 用 的时 间 间 隔测量 方 法是 电子 计数 法及其相关 扩展方法 ， 这类方法 最大 的缺点 是存 在无
法克服 的原 理误 差 ， 文 针对 原 理 误差 ， 出了 一种 本 提
一
种 高精 度 时 间 间隔 测量 方 法 及仿 真 验 证
潘继 飞 ， 姜秋 喜
（ 合肥电子工程学院 ， 安徽 合肥 ，３ ０ ７ ２０３ ）
摘
要： 在分析 当前 获得 广泛 应用的时 间间隔测量方 法的基础上 ， 出了一种 时间一 提 相位转换 方法 ， 该方 法相对 传统方 法具有
十分明显的优点 ， 时间间隔测 量精度理论上 能够 达到皮 秒量 级 ， 给 出基 于该 方法 的高 精度 时 间间 隔测量 仪 的实现 原理框 并 图， 最后给 出仿真结果 ．
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第２ ２卷第 ６期
２０ ０ ７年 １ ２月

综述与评论计算机测量与控制.2007.15(2)Com puter Measurement &C ontrol145中华测控网chinamca.co m收稿日期:2006 03 06; 修回日期:2006 05 09。

作者简介:孙 杰(1975 ),男,安徽合肥人,讲师,主要从事测控技术方向的研究。

文章编号:1671 4598(2007)02 0141 04中图分类号:O63;TP273.5 文献标识码:A高精度时间间隔测量方法综述孙 杰,潘继飞(解放军电子工程学院,安徽合肥 230037)摘要:时间间隔测量技术在众多领域已经获得了应用,如何提高其测量精度是一个迫切需要解决的问题,在分析电子计数法测量原理与误差的基础上,重点介绍了国内外高精度时间间隔测量方法,这些方法都是对电子计数法的原理误差进行测量,并且取得了非常好的效果;最后给出了高精度时间间隔测量方法的发展方向及应用前景。

关键词:时间间隔;原理误差;内插;时间数字转换;时间幅度转换Methods of High Precision Time -Interval MeasurementSun Jie,Pan Jifei(Electr onic Eng ineering Instit ute o f PL A ,H efei 230037,China)Abstract:Technology of time-interval m easurement has been applied in many field s.H ow to improve its precision is an em ergent ques tion.On the basis of an alyz ing electron ic counter's principle and er ror,this paper puts emphasis upon introducing high precision time-inter val measu rements all over th e w orld.All th ese methods aim at electronic counter's principle error,and ob tain special s tly,the pro gress direction and ap plication foregr oun d of h igh precision tim e-interval meas urem ent meth ods are predicted.Key words :time interval;prin ciple error;interpolating;tim e-to-digital conversion;time-to-amplitude con version0 引言时间有两种含义,一种是指时间坐标系中的某一刻;另一种是指时间间隔,即在时间坐标系中两个时刻之间的持续时间,因此,时间间隔测量属于时间测量的范畴。

３ ． ５ 直 接 计 数 法 ２ 事 件 计 时 采用极 高时钟频率信号对纳秒量级的分辨率直接 计数 ， 该 方法 事件计时在测量 控制技术领域 的概念相当关键 。 测量采样速率 具有较为简单 的原理 。 但现实中要使 分辨率达到 ｌ Ｏ Ｏ ｐ ｓ ， 信号需要达 在现代测量技术中被给予 很高的标 准。由于 自身 的特殊性 ， 事件 间 到微波段 ， 且计数频率 要达到 ２ ０ Ｇ Ｈ ｚ ， 即使产生这种信号 ， 因分布参 隔测量测量时间间隔所需 要的时间 自身同样 是时间间隔 ， 被测时 间 数效应 问题 ， 无法确保准 确性 ， 且 不易实现于普通 电路 中， 所以， 直 的时间间隔限制了测量的速率 ，为了能够很 好地将该 问题 解决 ， 引 接计数法仅能达到纳秒级精度 。当然 ， 任 何一种方法都包含优缺点 入 了事件计时 的概念。将 事件 计时引入 后 ， 事件测量反射波和发射 两面 。 直接计数法也一样 ， 其优点就是有足够 的存储 电源 的话 ， 大量 波， 各 自发生时的高精度经过测量 ， 能够将 样本周期小 于样 本时 间 程就可实现。再 与其他方法结合使用 ， 能够将分辨率不足 的问题解 间隔所 弓 ｉ 起 的样本丢失问题很好地解决 。 决， 高分辨率测量 的基础就是直接计数法 。 ３ 测 量 方 法 结 束 语 ３ ． １时 间间 隔 扩 展 法 高 精 度 时 间 间 隔测 量 技 术 在 皮 秒 量 级 的 测 量 具 有 重 要 意 义 ， 不 在真空管 的时代 ， 就普遍应用 到时间间 隔扩 展法 ， 它的工作依 仅仅 在航 天遥测遥控 、 定位定 时 、 激光测距 、 天 文实验 、 原子物理 中 靠 电容充 电 、 放电， 其 原理就像 时 间放大器 ， 通 过对高速 开关 的控 会应 用到精确 的时 间间隔测 量技术 ， 在数字示波器 、 通 信 中角度 调 制， 在短时间 内用大恒流源充 电 ， 放电用小恒流源 ， 因为从很 大程度 制信号借条 、 自动监测设备 、 抖动测量等领域中广泛应用。 时间间隔 上大恒流 源大于小恒流源 ， 因 此 充 电时 间远 远 小 于 放 电 时 间 ， 时 间 扩展法会对实 际恒 流电路带来影响 ，不 容易控制模拟 过程 的非 线 就被“ 放大 ” 了。已知多大恒流源 与小恒流源之 间的比例 系数 ， 则可 性。 。将事件计时引入后 ， 事件测量反射波和发射波 ， 各 白发生时的 得到实际输入间隔与扩展后 的时间的关系。 但是时间间隔扩展法很 高精 度经过测量 ， 能够将样本周期小 于样本 时间间隔所引起的样本 少被应用是因其内在缺点 。该方法难 以应用于集成芯片 中 ， 测量过 丢失问题很好地解决 。 由时间间隔扩展法将 时间间隔扩展法非线性 程利用电容充放电过程 ， 该过程数据模拟 。 不仅如此 ， 该方法也难 以 难以控制 、 转换时问过长等缺点 克服 ， 文章在对其原理进行 阐述后 ， 实现理想 的恒流源 ， 由于温度变化 、 电压漂浮 等因素会对 实际恒流 并 对 抽 头 延迟 线 法 、 游 标法 、 直 接计 数 法 等 主要 方 法 进 行 了介 绍 。 电路带来影响 ， 不容易控制模拟过程的非线性 。 参 考 文 献 ３ ． ２抽头延迟线法 ｆ １ １ 孙岷， 孙 晓 刚， 于 晓 洋， 孙晓明． 测 量 爆 炸 火焰 真 温 的 多 光谱 温 度 计 伴 随今年来应用的大规模集 成电路 ， 发展 了差分延迟法 和抽头 的研制——现场 实验与测量精度分析 ｌ Ｊ １ ．光谱 学与光谱分析， ２ ０ １ ３ ６１ ． 延迟线法 。 从概念上来看 ， 抽头延迟线法较为简单 ， 该方法为了获得 ｆ 高精 度测量而诞生 的。但是 ， 当时无法得 以推 广就是 因为其庞大 的 『 ２ ］ 宋娜， 邓 甲昊， 崔静 ． 基于高精度时间 间隔测量芯片 Ｔ Ｄ Ｃ — Ｇ Ｐ ２的脉 电路。 但是 ， 随着大规模集成电路 以及半导体技术的发展 ， 在集成 电 冲激 光 引信 定 距 系ｆ Ｊ １ ． 兵 工 自动 化 ． ２ ０ １ ２ （ １ ０ ） ． 路上移植 了该方法 ， 立 即得 到广泛应用 。由一组延迟单元构成 了抽 『 ３ １ 罗刚银， 唐 玉国， 乔培 玉， 王弼陡， 贾赞 东， 徐 重． 结构光数 字栅线 法对 头， 不论是哪种结 构 ， 简单是其特点 ， 并这些结构是其他 复杂结构 的 物体三维形貌的高精度 测量叭 光谱学与光谱分析， ２ ０ １ ２ （ ９ ） ． 基础 。延迟单元在传播时具有相等的时延 ， 通过关 门信号对 开门信

Ｌｉ ｈｔｖ ｌ ｃ ｔ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ｙ ｈ ｇ — ｒ ｃ ｓ ｏ ｇ ｅ ｏ ｉｙ ｍ ａ ｕ ｅ ｎｔ ｂ ｉ ｈ ｐ ｅ ｉ ｉ ｎ
ｔｍ ｅ ｉ ｅ ｖ ｌｍ ｅ ｓ ｅ ｅ ｅ ｈ ｑｕ ｉ － ｎｔ ｒ ａ ａ ｕｒ ｍ ｎｔ ｔ ｃ ｎｉ ｅ
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第２ ８卷 第 ３期
２０ ０ ７年 ５月
应
用
光
学

一种高精度时间间隔计数器的校准方法
杨志强;宋跃
【期刊名称】《国外电子测量技术》
【年(卷),期】2009()5
【摘要】介绍了时间间隔测量的基本原理和常用的计数器校准方法,分析了小于
1ns的时间间隔校准时存在的问题,并提出一种改进的高精度计数器校准方法。

该方法利用高速脉冲发生器、宽带功分器、同轴空气延迟线等设备组成一套校准装置,产生标准的时间间隔,其输出范围为10 ps～1ns,最小步进长度为1 ps,最大测量误差为±(3 ps+0.01×时间间隔)。

实验结果表明,该方法有效地改善了传统校准方法的缺点,可以方便地对高精度时间间隔计数器进行校准。

【总页数】4页(P21-24)
【关键词】时间间隔;高精度计数器;校准方法
【作者】杨志强;宋跃
【作者单位】北京无线电计量测试研究所;计量与校准技术国防科技重点实验室【正文语种】中文
【中图分类】TP274
【相关文献】
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