[发明专利]一种基于正交采样内插的时间间隔测量方法和装置

权利要求书

1.一种基于正交采样内插的时间间隔测量方法，其特征在于，所述方法包括：

采用两个高位计数器实时测量待测信号的起始信号和终止信号的上升沿处对应的方波参考时钟信号的计数值，将得到计数值相减得到时间间隔覆盖的整周期数；所述方波参考时钟信号是通过参考时钟信号转化得到的；所述参考时钟信号为正弦波信号；

采用所述起始信号和所述终止信号分别触发第一双通道ADC和第二双通道ADC对所述参考时钟信号和正交参考时钟信号进行采样，得到起始点采样值和终止点采样值；所述正交参考时钟信号是经过对所述参考时钟信号进行90度移相得到的；

根据所述起始点采样值和所述终止点采样值，得到起始点相位和终止点相位；

根据所述整周期数、所述起始点相位、所述终止点相位以及所述参考时钟信号，得到待测信号的时间间隔；

其中：所述起始点采样值包括起始点第一双通道ADC采样值和起始点第二双通道ADC采样值；

步骤：根据所述起始点采样值和所述终止点采样值，得到起始点相位和终止点相位，包括：

将所述起始点第一双通道ADC采样值和所述起始点第二双通道ADC采样值进行归一化处理，起始点相位的正弦值和余弦值；

根据所述起始点相位的正弦值和余弦值的符号，确定起始点相位所处的象限，并采用反正弦计算或反正切计算，得到起始点相位；

根据所述终止点第一双通道ADC采样值和所述终止点第二双通道ADC采样值，采用与求解起始点相位相同的方法进行求解，得到终止点相位；

步骤：根据所述整周期数、所述起始点相位、所述终止点相位以及所述参考时钟信号，得到待测信号的时间间隔，包括：

根据所述参考时钟信号得到参考时钟信号的周期；

根据所述整周期数、所述起始点相位、所述终止点相位以及所述参考时钟信号的周期，得到待测信号的时间间隔；所述待测信号的时间间隔的计算公式如下：

其中，T为待测信号的时间间隔，T_p为参考时钟信号的周期，n为时间间隔覆盖的整周期数，θ₁为起始点相位，θ₂为终止点相位。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用两个高位计数器实时测量待测信号的起始信号和终止信号的上升沿处对应的方波参考时钟信号的计数值，将得到计数值相减得到时间间隔的整周期数，步骤前还包括：

将预定频率压控恒温晶振作为受控源，根据预定频率外参考信号采用锁相环产生预定频率正弦时钟信号；

将所述预定频率正弦时钟信号采用频率分配放大器进行1分3处理，得到3路相同的正弦时钟信号；

将第一路正弦时钟信号作为参考时钟信号；

将第二路正弦时钟信号90度移项，得到正交参考时钟信号，并将第三路正弦时钟信号变化为方波参考时钟信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将第二路正弦时钟信号90度移项，得到正交参考时钟信号，并将第三路正弦时钟信号变化为方波参考时钟信号，包括：

将第二路正弦时钟信号采用积分电路进行积分运算，得到正交参考时钟信号；

将第三路正弦时钟信号进行差分运算，得到方波参考时钟信号。

4.一种基于正交采样内插的时间间隔测量装置，其特征在于，所述装置用于采用权利要求3所述的方法对待测信号的时间间隔进行测量；所述装置包括：

时钟处理模块，用于根据外参考时钟信号产生两路正交正弦波信号和一路同源方波信号；所述两路正交正弦波信号用于时间测量的参考时钟信号，所述同源方波信号用于待测信号的时间间隔测量的方波参考时钟信号；

两个高位计数器，用于测量待测信号的起始信号和终止信号的上升沿处对应的方波参考时钟信号的整周期计数值，并将正计数值传输到数据处理模块；

数/模转换数据采集模块，包括第一双通道ADC和第二双通道ADC，第一双通道ADC用于在起始信号上升沿触发后对起始点的两路正交正弦波信号进行采样，得到起始点采样值，并传输至数据处理模块；所述第二双通道ADC用于在终止信号上升沿触发后对终止点的两路正交正弦波信号进行采样，得到终止点采样值，并传输至数据处理模块；

数据处理模块，用于根据正交正弦波信号的周期和接收到的所述整周期计数值、所述起始点采样值以及所述终止点采样值进行计算，得到待测信号的时间间隔；

其中，所述时钟处理模块包括：外部参考时钟信号、锁相环电路模块以及信号分路处理模块；

所述外参考时钟信号，用于给锁相环提供外部参考时钟信号；

所述锁相环电路，用于以所述外参考时钟信号为基准，采用预定频率的压控恒温晶振作为受控源，利用锁项环，得到预定频率的正弦波信号；

信号分路处理模块，用于将所述预定频率的正弦波信号进行分路处理，得到3路同源正弦波信号，并将第一路正弦波信号作为参考时钟信号，将第二路正弦波信号采用积分电路进行90度频移得到正交参考时钟信号，将第三路正弦波信号采用差分运动得到方波参考时钟信号；

所述数据处理模块中计算待测信号的时间间隔为：

其中，T为待测信号的时间间隔，T_p为参考时钟信号的周期，n为时间间隔覆盖的整周期数，θ₁为起始点相位，θ₂为终止点相位。