现代检测技术-2.3 时间间隔测量技术.pdfx.pdf

现代检测技术 电子科技大学自动化学院 授课教师 ：詹惠琴 3.1.2 时间间隔的数字测量 1、时间间隔测量基本方法 2、模拟内插法 3、电压数字转换的内插法 4 、时延法 5、等效采样时间扩展法 6、游标法 时间间隔测量意义 • 测量脉冲信号宽度和上升时间 • 测量2个信号的相位差 • 测量集成电路的传输时延 • 雷达测距、激光测距：发射信号与接收信 号的时间差 • 电磁波测量液位、超声波测量流速 1、时间间隔的数字测量的基本方法 • 时间间隔和周期的测量方案基本相同 • 不同的是此处的门控电路要求根据测量时间间隔，给出起始计 数和终止计数两个触发信号。 若时间间隔即门控信号的宽度(闸门时间)为 ，选用时标周期为 ，t T x c 则计数结果为 t N  x  t .f T x c c 4 提高测量的分辨率和精度 • 量化误差：计数值±1 • 分辨率 ：1/N， N=测量时间×时钟频率 • 方法 （1）提高参考时钟频率 • （2 ）增加测量时间 2、 模拟内插法 2）时间扩展电路 ◆ 7 模拟内插法的时间扩展倍率 越大，测时分辨力越 高。 但是 ：K越大，充放电电流相差越大，内插扩时的 稳定性、线性度及精度均越难保证，且内插时间 也越长。 怎么办？ 3、电压数字转换的内插法 用高速A/D转换过程代替了放电过程，极大的减 少了转换时间和非线性。 4、时延法 • 时延法是一种使用时间延迟技术进行时间测量的 方法。 • 由于延时法用的延迟线被分成了多个串联的延时 单元，各个延时单元按抽头方式输出，故又称为 抽头延迟线法。 • 由延迟线L —L 和D触发器DF —DF 组成。每个延 1 N 1 N 时单元的延迟时间为τ ，D触发器去锁存每个延时 单元输出端的状态。 • 被测时间间隔的起始信号start加到延时线的输入 端，停止信号stop加到每个D触发器的锁存端CK， 即用stop信号的上升沿时刻去锁存（采集）start 信号在延迟线中传输的状态。 4、时延法 • 延迟线的级数越多，且每级延时越小，则 对它插值的分辨力越高。 • 这不仅对延迟线提出了要求，而且对D触发 器的响应速度也提出了要求。 • 目前，采用FPGA实现时延法的分辨力达到 100ps量级； • 采用ASIC实现的时延法的分辨力可达20ps量 级。 5、等效采样时间扩展法 应用实例：导波雷达液位计利用电磁波的 传播来实现液位测量的仪表 6、游标法 游标法的原理 ◆数字式游标法实现的原理和游标卡尺的原理相似，是利用相差 很微小的两个量，对其量化单位以下的差值进行