1引言

　　精密時間間隔測量是工業(yè),、國防及電力應(yīng)用等方面的關(guān)鍵技術(shù),，脈沖計(jì)數(shù)法是時間間隔測量技術(shù)中最基本的方法[1],，因此研究基于脈沖計(jì)數(shù)法的時間間隔測量技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義,。本文設(shè)計(jì)了一種高精度時間間隔測量模塊,，介紹了該模塊的軟硬件實(shí)現(xiàn)方法,。大量實(shí)驗(yàn)證明本模塊可以實(shí)現(xiàn)對微小時間間隔的精確測量,，具有很高的應(yīng)用價(jià)值,。

　　2原理概述

　　脈沖計(jì)數(shù)法是用標(biāo)準(zhǔn)信號形成被計(jì)數(shù)的參考時鐘信號,，周期為Tref，頻率為fref,，通過測量時間間隔Δt內(nèi)參考時鐘信號的個數(shù)n,，直接顯示Δt的值。

　　3系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　如圖1所示，該系統(tǒng)主要由高頻參考時鐘設(shè)計(jì),，分頻計(jì)數(shù)電路,，控制面板和顯示電路等部分組成。由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對各部分的功能初始化軟件設(shè)計(jì),，在測時結(jié)束后讀取分頻計(jì)數(shù)結(jié)果,，按公式（1）計(jì)算出時間后送顯示電路顯示。

　　3.1硬件設(shè)計(jì)

　　由公式(1)可以看出,，高頻參考時鐘是脈沖計(jì)數(shù)法時間間隔測量的關(guān)鍵,。為了產(chǎn)生低偏差低晃動的高頻穩(wěn)定時鐘信號，本

　　3.2軟件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)軟件包括對各工作電路的初始化設(shè)置,，根據(jù)分頻計(jì)數(shù)電路得到的n值,，計(jì)算時間間隔時間間隔Δt，送給顯示電路顯示,。流程圖如圖4所示,。

 　　4實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

　　將本文研制的高精度時間間隔測量模塊應(yīng)用在電磁波時域反射電纜測長系統(tǒng)中。根據(jù)電磁波時域反射測長原理,，有如下關(guān)系式

式中,，Δt為發(fā)射脈沖與反射脈沖的時間間隔，L為電纜長度,，v為電磁波在電纜中的傳播速度,，對特定材料的電纜，波速取固定值[2],，本文取v=0.192m/ns,。

　　由關(guān)系式(2)可知，對已知材料的電纜,，電纜長度L與發(fā)射脈沖與反射脈沖間時間間隔Δt成正比。通過對已知長度的電纜發(fā)射脈沖與反射脈沖的時間間隔進(jìn)行測量,，可以對時間間隔測量模塊的特性進(jìn)行驗(yàn)證,。本文對長7.01m，66.77m和120.30m的電纜分別進(jìn)行多次測量,，測量結(jié)果如表2所示,。

　　由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，本模塊測時分辨率為0.83ns,，測量誤差很小,，完全可以滿足高精度時間間隔測量要求。

　　5結(jié)論

　　本文介紹了一種高精度時間間隔測量模塊的軟硬件設(shè)計(jì)方法,，該模塊結(jié)構(gòu)簡單,，易于實(shí)現(xiàn)，測時精度高。不但可以實(shí)現(xiàn)對微小時間間隔的精確測量,，而且在本模塊的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上,，結(jié)合其他技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對時間,、頻率以及相位的測量,，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。

　　6本文創(chuàng)新點(diǎn)

　　本文設(shè)計(jì)了一種高精度時間間隔測量模塊,。該模塊將標(biāo)準(zhǔn)晶振鎖相倍頻輸出1200MHz高頻參考時鐘,，通過測量發(fā)射脈沖與反射脈沖間時間間隔內(nèi)高頻參考時鐘個數(shù)，得到時間間隔Δt,，測時分辨率為0.83ns,。