时间间隔测量技术综述VIP免费

第1页共9页……………………………………………时间间隔TxNT1T2待测脉冲量化时钟M编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共9页高精度时间间隔测量方法综述孙杰潘继飞（解放军电子工程学院，安徽合肥，230037）摘要：时间间隔测量技术在众多领域已经获得了应用，如何提高其测量精度是一个迫切需要解决的问题。在分析电子计数法测量原理与误差的基础上，重点介绍了国内外高精度时间间隔测量方法，这些方法都是对电子计数法的原理误差进行测量，并且取得了非常好的效果。文章的最后给出了高精度时间间隔测量方法的发展方向及应用前景。关键词：时间间隔；原理误差；内插；时间数字转换；时间幅度转换MethodsofHighPrecisionTime-IntervalMeasurementSUNJie,PANJi-fei（ElectronicEngineeringInstituteofPLA,HeFei230037,China）Abstract:Technologyoftime-intervalmeasurementhasbeenappliedinmanyfields.Howtoimproveitsprecisionisanemergentquestion.Onthebasesofanalyzingelectroniccounter’sprincipleanderror,thispaperputsemphasisuponintroducinghighprecisiontime-intervalmeasurementsallovertheworld.Allthesemethodsaimatelectroniccounter’sprincipleerror,andobtainspecialeffect.Lastly,theprogressdirectionandapplicationforegroundofhighprecisiontime-intervalmeasurementmethodsarepredicted.KeyWords:timeinterval;principleerror;interpolating;time-to-digitalconversion;time-to-amplitudeconversion0引言时间有两种含义，一种是指时间坐标系中的某一刻；另一种是指时间间隔，即在时间坐标系中两个时刻之间的持续时间，因此，时间间隔测量属于时间测量的范畴。时间间隔测量技术在通信、雷达、卫星及导航定位等领域都有着非常重要的作用，因此，如何高精度测量出时间间隔是测量领域一直关注的问题。本文详细分析了目前国内外所采用的高精度时间间隔测量方法，指出其发展趋势，为研究新的测量方法指明了方向。1电子计数法1.1测量原理与误差分析在测量精度要求不高的前提下，电子计数法是一种非常好的时间间隔测量方法，已经在许多领域获得了实际应用，其测量原理如图1所示：图1电子计数法测量时间间隔基本原理量化时钟频率为f0，对应的周期T0=1/f0，在待测脉冲上升沿计数器输出计数脉冲个数M,N，T1，T2为待测脉冲上升沿与下一个量化时钟脉冲上升沿之间的时间间隔，则待测脉冲时间间隔Tx为：Tx=(N−M)⋅T0+T1−T2（1）然而，电子计数法得到的是计数脉冲个数M,N，因此其测量的脉冲时间间隔为：T'x=(N−M)⋅T0（2）第2页共9页第1页共9页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共9页比较表达式（1）（2）可得电子计数法的测量误差为Δ=T1−T2，其最大值为一个量化时钟周期T0，产生的原因是待测脉冲上升沿与量化时钟上升沿的不一致，该误差称为电子计数法的原理误差。除了原理误差之外，电子计数法还存在时标误差，分析表达式（2）得到：ΔT'x=Δ(N−M).T0+(N−M).ΔT0（3）比较表达式（3）（2）：ΔT'xT'x=Δ(N−M)(N−M)+ΔT0T0（4）根据电子计数法原理，Δ(N−M)=±1，N−M=T'x/T0，因此：ΔT'x=±T0+T'x⋅ΔT0/T0（5）T'x⋅ΔT0/T0即为时标误差，其产生的原因是量化时钟的稳定度ΔT0/T0，可以看出待测脉冲间隔Tx越大，量化时钟的稳定度导致的时标误差越大。作者简介：孙杰：（1975—），男（汉族），安徽合肥人，解放军电子工程学院讲师潘继飞：（1978—），男（汉族），安徽凤阳人，解放军电子工程学院信号与信息处理专业博士生根据以上分析得出电子计数法具有以下特点：[1]测量范围广，容易实现，且能够作到实时处理。[2]存在时标误差与原理误差，限制了其测量精度。电子计数法是一种成熟的时间间隔测量方法，参考文献[1][2][3]都有一定的说明，有兴趣的读者可以参阅。1.2误差克服途径时标误差可以采用高稳定度的时钟来克服，比如铷原子频率标准；量化误差的克服有许多方法，也是国内外研究的热点，可以将其分为以下三类。第一类：提高量化时钟的频率，这带来的问题是时钟频率越高对电路的要求越高...