[实用新型]一种多通道时间间隔测量系统

说明书

本实用新型公开了一种多通道时间间隔测量系统，包括单片机核心控制单元、接口BNC、恒温晶振、SPI串行接口及系统总线，其特征在于：还包括时间间隔测试单元；所述接口BNC与时间间隔测试单元的输入端相连，时间间隔测试单元的输出端通过SPI总线与单片机核心控制单元相连；所述时间间隔测试单元由FPGA模块与至少1个的TDC模块组成，所述FPGA模块的第二输出端与TDC模块的第二输入端相连，所述FPGA模块的第一输出端、TDC模块的第一输出端与单片机核心控制单元通过SPI总线相连。本实用新型具有多功能、多通道、大量程的时间间隔测量技术效果，满足时间间隔测量应用领域新的需要，多功能的测量使得测试更加方便，多通道的测量使得测量方法更有效率。

技术领域

本实用新型涉及测试技术领域，尤其涉及一种多通道时间间隔测量系统。

背景技术

时间的单位秒(s)是现行国际单位制中7个基本单位之一，时间测量历史悠久、情况复杂、是目前测量精度最高的一个单位。时间是连续流逝的物理量，在时间频率测量领域，时间一是表现为时间轴上的某一个时刻，反应物理事件在什么时候发生；二是表现为一个时间段，即两个时刻之间的时间间隔，反应某个物理事件发生持续了多久。因此，时间间隔测量的目的是为了鉴别某个物理事件从开始时刻到结束时刻持续的时间段。

时间间隔的测量一般是以稳定周期性发生的物理事件为基础，通过累积稳定的周期来进行的。时间间隔测量历史悠久，先后经历了原始测量阶段、天文学测量阶段、电子学测量阶段，测量精度越来越高，从最初的粗略统计年月日的测量，已经发展到了精密时间间隔测量的阶段。随着科学技术的不断进步，各个应用领域对时间间隔测量的高精度、高可靠性、多通道的要求也越来越高，因此，多通道精密时间间隔测量的研究意义重大。

在现代许多的科学研究和工程实践当中,经常需要对两个或者多个物理事件之间的时间间隔进行精密测量。然而,随着近几年的发展, 虽然出现了各式各样的时间间隔测量设备,但大多数都是针对两个物理事件的,如果要对多个物理事件间的时间间隔进行并行测量,就必须使用多个测量设备,显得相当烦琐。此外,很多时间间隔测量设备都有一定的量程限制,在实际的应用中有时候会受困于测量量程的瓶颈,从而给精密时间间隔测量技术的应用带来不便,因此测量量程的扩展也显得有所必要。另外针对某些特殊行业比如兵器行业，需要对导弹引信、炸弹爆炸时间，雷管爆炸传输时间等进行测量，就需要专门设计干接点的测量接口。

在科学技术研究和工程应用领域，很多时候我们不仅仅只在一处用到时间间隔测量设备，有时需要多个信号和同一个参考信号进行比对，例如，在卫星时间比对过程中，多颗卫星传递过来的时间要和同一台原子钟的时间进行比对，如果采用SR620计数器这样的双通道测量设备，便只能一路一路地进行比对，显然达不到同时性的要求，但采用多通道的时间间隔测量系统，便可以实现同时进行多路信号和参考信号进行比对。这样，既不用采用脉冲分配放大器将原子钟的信号分成多路，也不用采用多台时间间隔测量设备更加高效。

激光测距是采用时间间隔测量设备测量发射光和反射光之间的时间差来确定距离的，如果要采用同一台设备测量参考位置和多个目标位置的距离，采用双通道的方法便要进行多次测量，但采用了多通道时间间隔测量设备，一次发射光就可以测量参考位置和多个目标位置之间的距离。

在高能物理实验中，多通道精密时间间隔测量应用最为普遍，高能物理实验是通过测量粒子的寿命来识别粒子的，实验中的粒子往往都是很多的，如果要测量很多粒子的寿命，在开始实验时就需要运用很多双通道的时间间隔测量设备，如果采用多通道的时间间隔测量系统，就大大降低了时间间隔测量设备的数目，而且结果也更加准确。

大量程的时间间隔测量能够保证系统测量更长的时间间隔，在激光测距中就能测量更长的距离，在高能物理实验中就能识别寿命很长的粒子，在导航定位中就能区别更大的空间范围。测量量程的大小表明了时间间隔在各个应用领域应用范围的大小，测量量程越大，时间间隔测量应用的范围就越宽泛，显然，大量程的时间间隔测量在实际的应用中具有重要的意义。