多通道精密时间间隔测量系统的研制

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1、④密级：中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences硕士学位论文二。一三年五月．measurementsystem．ByGuXinyuADissertationSubmittedtoGraduateUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofEngineeringinCommunicationandInformationSystemNationa

2、lTimeServiceCenter,ChineseAcademyofSciencesMay,2013致谢岁月荏苒，光阴似箭，在国家授时中心三年的硕士学习即将结束，三年里，我的成长和进步离不开众多良师益友的帮助和关怀，借以毕业论文撰写之际，对他们表示衷心的感谢。首先，特别感谢我的导师郭际老师和李孝辉老师，两位导师谆谆教诲，循循善诱，无论学习上还是生活上都给予了我很多无私的帮助。两位老师认真严谨的工作态度和谦逊平实的生活作风，将会给我今后的人生带来深远的积极影响。特别感谢指导我毕业课题具体工作的施韶华师兄，他在我毕业课题的完成过程

3、中倾注了大量的精力，不仅在学习上教会了我很多专业方面的知识，还在生活上给予了我无微不至的关照。其次，非常感谢测量室温暖的大家庭，感谢边玉敬老师、王丹妮正高工、张慧君老师、王文利老师、刘娅师姐、许龙霞师姐、唐升师兄、朱峰师兄、王国永师兄、薛艳荣师姐、李雨薇师姐和任烨师姐给予我生活和学习上的大量帮助。同时，诚挚感谢授时中心各位领导、各个部门的老师们和同事们，特别是人教处的李平老师和张正老师对我们的关心和支持。另外，还要感谢朱琳、王翔、和涛、白云、林思佳、李晓睿、卢建福、段茂成、谢亮、张羽、杨莹、杨传玺、靖亮、丛东亮等同窗以及师弟师妹

4、樊多盛、陈瑞琼、张雪在我学习生活中的各种支持和帮助。最后，感谢我的家人和求学路上一直陪伴我的朋友们，感谢你们永远的鼓励，感谢你们一直的不离不弃。此外，还由衷感谢所有在百忙之中抽出时间参与我论文评阅和答辩过程的专家们。衷心祝愿所有关心、支持过我的各位一生健康快乐，幸福平安!作者辜新宇2013年5月致谢II摘要为了满足诸多工程应用对时间间隔测量多通道、大量程、高精度的要求，研究了多通道精密时间间隔测量和量程扩展的方法，研制了多通道精密时间间隔测量系统，对系统做了误差分析和校准，并对系统的性能进行了测试。论文的主要工作有：在研究精密时

5、间间隔测量原理的基础上，研究了通过采样传播延时状态、管道式预处理等实现多通道测量的方法；通过对时间数字转换芯片测量原理的分析，提出了在时间数字转换芯片内部再触发模式下，通过中断扩展内部Start再触发数，在不额外增加硬件成本的情况下，实现量程扩展的方法。在分析系统整体功能和性能的基础上，对其进行了总体设计，并把系统分成虚拟仪器控制单元、微处理器控制单元、时间间隔测量单元，分别进行了概要设计。在分析系统硬件功能和性能的基础上，设计并实现了微处理器控制电路和时间间隔测量电路及其他硬件电路；在分析系统软件功能和性能的基础上，设计并实现

6、了虚拟仪器控制软件和微处理器固件程序。在分析测量中误差来源的基础上，提出了对奇异值采用36准则剔除、对系统误差进行正反接测试校准，对随机误差采用时间间隔平均法优化的方法，重点对通道间延时偏差进行了校准，校准后的通道间偏差优于90．45ps。在研究比较法和固定时间间隔法测试的基础上，分别搭建了测试平台，比较了所研制系统和SR620计数器的性能，测试了系统各个通道对不同量级时间间隔测量的准确度和稳定度。结果表明，所研制系统的准确性和SR620计数器相当，但能同时进行多通道测量；系统对纳秒量级时间间隔测量的准确度可以达到10．9ps，

7、稳定度(标准偏差)可以达到44．86ps；对微秒量级时间间隔测量的准确度可以达到14．8ps，稳定度可以达到79．57ps；对毫秒量级时间间隔测量的准确度可以达到17．0ps，稳定度可以达到81．56ps。最终结果表明，研制的时间间隔测量系统能够同时对8个通道的信号进行测量，每通道测量分辨率为81ps，测量精度可达50ps，测量量程为100s。关键词：多通道，大量程，时间间隔，精密测量III摘要IVABSTRACTAstherequirementsofmulti-channel，widerangeandhighprecision

8、oftime—intervalmeasurementinmanyengineeringapplications，theprecisionmulti-channeltime-intervalmeasurementandrangeextensionmethodswe