[发明专利]一种基于时间拉伸的时间间隔测量装置

说明书

本发明公开一种基于时间拉伸的时间间隔测量装置，该装置包括设置于2U结构标准机箱内并电连接的延迟线、锁相晶振、第一数据选择器、电压调整单元、第一脉冲分配单元、第二脉冲分配单元、第二数据选择器、声表面波滤波器、模数转换器、逻辑器件单元、显示器、电源及浮点处理器，所述2U结构标准机箱还包括第一BNC接口、第二BNC接口、第三BNC接口和RS232串口。本发明中通过信号采样和重构原理，利用较低的系统采样率即可获得非常高的时间间隔测量精度，大大降低了系统功耗，减少了两待测信号传输路径硬件单元数量，有效降低时间间隔测量装置测量精度的不确定性，弥补了传统时间间隔测量装置在路径延时一致性较弱和功耗高的两大缺陷。

技术领域

本发明涉及时间间隔测量方法。更具体地，涉及一种基于时间拉伸的时间间隔测量装置。

背景技术

时间间隔测量技术主要用于精确表征两个发生事件之间的时间间隔，是时间计量、测试领域的重要研究问题之一，已广泛应用于现代科学技术等多个领域，包括精密时间频率传递、雷达、无线电导航定位、通信、激光测距、光子物理等。

时间间隔测量装置是现代科学技术领域的最基本测量设备之一，一般将两个事件转换为方便处理的两个电脉冲信号，通过逻辑门或者模拟电路等对两个电脉冲信号进行特定处理后得到两个电脉冲之间的时间差。不同系统对时间间隔测量装置的精度需求不同，可以覆盖从几十纳秒到几皮秒量级范围。皮秒级的时间间隔计数器是评估国家国防力量的重要标志之一，也是国家重点发展的技术之一。

传统国内外时间间隔测量都是通过电路对输入的脉冲信号进行直接延迟、锁存和变换等处理，若要达到很高的系统测量精度将导致系统电路复杂度和功耗等极具升高。硬件路径延迟一致性是时间间隔测量精度其中一个关键瓶颈技术，系统信号路径包含的硬件环节越复杂导致系统时间间隔测量不确定性越高。因此尽可能减少时间间隔测量装置硬件路径环节，才能将时间间隔测量装置的测量精度不确定性和功耗降到最低。

因此，需要一种能够保证测量精度，同时降低测量不确定性的时间间隔测量装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于时间拉伸的时间间隔测量装置，利用声表面波器件作为时间内插器，对时间进行拉伸，将两待测电脉冲持续时间极短的陡峭上升沿拉伸变换为持续时间较长便于测量的信号，使得在时间间隔测量过程中可以获得更多的测量原始观测量，通过平均的效果，时间间隔的测量误差被大大降低，可以获得比常用的时间间隔测量方法更高的测量精度。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于时间拉伸的时间间隔测量装置，该装置包括设置于2U结构标准机箱内的延迟线、锁相晶振、第一数据选择器、电压调整单元、第一脉冲分配单元、第二脉冲分配单元、第二数据选择器、声表面波滤波器、模数转换器、逻辑器件单元、显示器、电源及浮点处理器，2U结构标准机箱还包括第一BNC接口、第二BNC接口、第三BNC接口和RS232串口，其中该装置具有以下连接关系：

第一BNC接口与锁相晶振的输入端电连接，锁相晶振的输出端与数模转换器的第一输入端及逻辑器件单元的第一输入端电连接；

数模转换器的输出端与浮点处理器的第一输入端电连接，

第二BNC接口通过控制选择开关选择与第一数据选择的第一输入端直接电连接或经过延迟线与数据选择器的第二输入端电连接，数据选择器的输出端与电压调整单元的第一输入端电连接；

第三BNC接口与电压调整单元的第二输入端电连接，电压调整单元的第一输出端与第一脉冲分配单元的输入端电连接，电压调整单元的第二输出端与第二脉冲分配单元的输入端电连接；

第一脉冲分配单元的第一输出端与第二数据选择器的第一输入端电连接，第一脉冲分配单元的第二输出端与逻辑器件单元的第二输入端电连接；