[发明专利]串联锁相环时钟边沿触发的时钟分相法

说明书

串联锁相环时钟边沿触发的时钟分相法，属于时间间隔测量领域，为解决现有时钟分相法分辨率较低、系统运行频率高、性能较低的问题。具体过程为：将时钟信号100MHz输入到一个锁相环输入端；倍频到200MHz，将高电平段进行八次移相；将时钟信号输入到另一个锁相环输入端；倍频到200MHz，将高电平段进行八次移相；将串联锁相环倍频移相后边沿作为触发信号；将被测信号进行时钟同步处理；对时钟信号和被测信号的每条传输路径分别进行时序约束；将被测信号电平在触发时刻出现跳变的位置提取出来；当被测信号上升沿检测函数或被测信号下降沿检函数测检测到出现上升沿时输出高电平，否则输出低电平；完成时钟分相。用于时间间隔测量。

技术领域

本发明涉及一种时间间隔测量方法，属于时间间隔测量领域。

背景技术

时间是物理学的基本单位之一。我们通常所说的时间有两种含义：一种含义指的是时刻，而另一种含义指的是时间间隔。时刻是指连续流逝的时间的某一瞬间，它指的是某一事件是什么时候发生的；而时间间隔是指两个瞬间之间的间隔多久，它指的是某一事件的持续时间。

精密的时间作为科学研究、科学实验和工程技术诸方面的基本物理参量，为一切动力学系统和时序过程的测量和定量研究提供了必不可少的时基坐标。精密的时间不仅在原子核物理研究、粒子物理研究、地球动力学研究、相对论研究、脉冲星周期研究和人造卫星动力学测地等基础研究领域有重要的作用，而且在诸如航空航天、深空通讯、卫星发射及监控、地质测绘、导航通信、电力传输和科学计量等应用研究、国防和国民经济建设中也有普遍的应用，甚至已经深入到人们社会生活的方方面面，几乎无所不及。

随着人们生活水平的日益提高，高分辨率的时间间隔测量技术越来越多的被应用于各种民用领域。对时间间隔测量方法的研究将会大大促进我国的科技、民用领域关键技术的发展。而传统的时间间隔测量是依靠模拟测量，但随着科技的发展和高精度的需求和模拟测量方法的各种限制，这种测量方法已经远远不能满足时间间隔测量的需要，所以如何利用数字测量时间间隔变得越发重要，现在数字测量主要以FPGA和ASIC为主，但是ASIC因其设计周期长、改版投资大、灵活性差等缺陷制约着它的应用范围。而FPGA却因为运行速度快、可编程、开发周期短、灵活性强等优势成为了人们实现数字逻辑的主要平台，因而研究基于FPGA的高速精密时间间隔测量技术具有重要的现实意义。

时间数字转换电路是时间测量的基本手段，它将携带时间信息的模拟信号转换为数字信号数字化，从而实现时间信息的测量。另一方面，绝对的时间信息常常是没有太多的意义，而是相对的时间信息才有意义，所以很多场合都是时间间隔信息的测量。

在很多应用中，一些物理量的测量都可以转换为时间量的测量，如流量、厚度、密度、温度、频率和相移等物理量。

例如脉冲式激光测距，其原理与雷达测距相似，一般先由激光二极管对准目标发射激光脉冲，经目标反射后激光向各方向散射，部分散射光返回到传感接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此它能检测极其微弱的光信号。记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的往返时间，用光速(30万千米/秒)乘以往返时间的二分之一，就是所要测量的距离。如果光以速度c在空气中传播,在A、B两点间往返一次所需时间为t，则A、B两点间距离D可用下式表示:

D＝ct/2(1)

现在广泛使用的手持式和便携式测距仪，作用距离为数百米至数十千米，测量精度为五米左右。我国研制的对卫星测距的高精度测距仪，测量精度可达到几厘米。因为光速太快，传输时间激光传感器必须极其精确地测定传输时间，要想使分辨率达到，则传输时间测距传感器的电子电路必须能分辨出以下的极短时间间隔。

又或者是在一些应用中需要控制金属片和管道墙等的厚度，这时就需要测量厚度。利用超声波在待测物表面和背面反射回来的超声波，以及超声波在相应介质中的速度，就可以计算出相应的厚度信息，这里最关键的是反射回来的超声波之间的时间间隔测量。因而研究高速精密时间间隔测量技术具有非常重要的现实意义。