5 实验与结论 31

5.1 电路调试 31

5.2 标准方波脉冲信号测量实验 32

5.3 不规则脉冲信号测量实验 35

5.3.1 测量信号在导线中的速度 35

5.3.2 不同长度的导线测量 35

结论 38

致谢 39

参考文献 40

附录 42

1 绪论

1.1课题的研究背景和意义

在当今社会，随着科技的不断发展，在核物理、航空航天、卫星导弹、自动检测设备、激光测距、时频测量、数字通信、导航定位等应用领域高精度时间间隔测量技术的重要性变得越来越明显了。在实际的工程与研究中，对于时间间隔的测量也有着很重要的影响，同时它也是国防和电力工业等方面的关键性技术。美国PTTI( Precision Time and Time Interval) 年会每年对该专题进行讨论，美国国家科学院把它作为评估国家国防力量的重要标志之一，并把它列为国家须大力发展的科学技术之一 。

具体而言，本文研究的目标精度为1ns，目标量程为1ms的高精度时间间隔测量系统可以在测量弹丸、离子等高速飞行物体在空中各个位置的飞行速度；可以测量弹丸、光电编码盘等高速旋转物体的转动速度；还可以在知道速度的条件下测量物体的长度，比如在电缆、光缆、管道被损坏时，通过测量发射和反射脉冲的时间间隔，可以测得发生故障的大致位置；相同的，还可以通过信号的发射和接收，测量到两个物体之间的实际距离等等。文献综述

为了让设计的系统能够使用于更多的实际场合，本文的系统设计时，在测量信号的产生部分，提供了两种可以选择的模式：直接接收启动和停止两个脉冲信号；发射信号时启动，接收反射信号时停止。同时，为了适应不同环境下，信号强度和测量中途耗散的不同情况，本文还在发射脉冲电路中设计了脉冲脉宽和幅度可调的电路。

总而言之，本文所研究的高精度时间间隔测量系统虽然在精度上并没有达到目前世界上最高的飞秒量级，但是在很多的实际应用场合中非常适用，具有很深远的现实意义。

1.2研究现状

1.2.1 插脉冲法 

1.2.2 模拟法

1.2.2.1 模拟内插法

1.2.2.2延迟线内插法

1.2.3 时间—电压转换方法

1.2.3.1TVC方法

1.2.3.2基于斜坡发生器与模数转换器的时间间隔测量法

2 系统设计

   系统是为了测量时间间隔而设计的，因此首先需要一个既可以代表待测的时间间隔，又可以方便测量的信号。因此系统需要一个脉冲发射、接收和整形电路，用来产生两个脉冲信号并且将两个脉冲整形成高电平时间保持为待测时间间隔的标准方波信号。在整形过程中，为了减少由于不规则反射脉冲的起始点与整形过后的脉冲的上升沿不重合引起的误差，系统设计了阈值可调整的比较电路来进行多次整形。多次整形后的测量结果经过数据处理可以很好地提高精度。然后，系统要对于这个标准的方波信号进行计时，即插入高频信号计数。所以需要一个超过 的高频插脉冲信号，来作为时间间隔测量的基准信号并且在时间间隔内对它计数。因此设计了一个高频时钟产生电路和计数电路。计数之后，为了让测量结果更好地显示出来，系统通过串口将计数结果读出，经过一定的处理之后，在计算机上面显示出来。 C8051F120单片机的高精度时间间隔测量系统+电路图(2):http://www.751com.cn/zidonghua/lunwen_70124.html