一种基于电容充放电的时间间隔测量方法

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1、万方数据理论与方法己口l1年l1月澜勰渊嬲嬲豳鳓黼辫期第]口卷第JI期——曩一种基于电容充放电的时间间隔测量方法张廷锋1许少衡2(1．华南理工大学电气信息与控制国家级实验教学示范中心广州510641；2．华南理工大学电力学院广州510641)摘要：针对当前时间间隔测量方法中存在的问题，提出了脉冲计数法与时间一电压转换法结合的时间间隔测量新方法。通过电容充放电分别测量脉冲计数法中小于一个时钟周期的前后时隙，克服了传统时间间隔测量方法的测量原理误差，提高了测时精度，其测时的精度理论上可达皮秒量级。具有了脉冲计数法的测时

2、长度和时间一电压转换法的测时精度，比常见的模拟时间内插法等具有更小的测时盲区。关键词：时间间隔测量；电容充放电；测量精度；时间常数中图分类号：TM935文献标识码：AAmethodoftimeintervalmeasurementbasedOncapacitorcharginganddischargingZhangTingfen91XuShaohen92(1．NationalExperimentteaching‘DemonstrationcenterofE1etricInformationandcontrol，Gu

3、an92hou510641，China；2．SchoolofElectricPower，SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510641，China)Abstract：Aimedattheshortcomingoftheexistingintimeintervalmeasurementmethods，anovelmethodoftimeintervalmeasurementbycombiningwiththepulsecountingmethodandtime—to—

4、v01tageconversionisproposed．Thetimeintervalwhichlessthanoneclockcycleswascaculatedbyusingtheprincipleofcapacitorcharginganddischarging．Thismethodcompletelyeliminatestraditionalmethods’principleerrorandimprovethemeasurementprecision．Thetheoreticalmeas—urementpr

5、ecisioncouldbeashighasseveralpicoseconds．Thismethodhasasamemeasurementrangethanthepulsecountingmethodandthesamemeasurementprecisionthantime—t0_voltageconversion，asmallerblindregionofrangingthanthatoftheanalogtimeinterpolation．KeywortIs：timeintervalmeasurement；

6、capacitorcharginganddischarging；measurementaccuracy；timeconstantO引言l时间间隔测量方法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广泛的作用。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n4]。当前广泛应用的时间间隔测量方法是脉冲计数法及相关的扩展方法，如模拟内插法、延迟线内插法等，这类方法最大的缺点是无法完全克服测量原理误差。此外，测量范围与测量精度的矛盾，测量精度与测量实时性的矛盾也限制了这些方法的使用。本文研究一种电容

7、充放电与脉冲计数法相结合的时间间隔测量方法，该方法可以完全克服原理误差对时间间隔测量精度的影响，其测鼍精度只与A／D转换器的位数有关，且测量范围大，实时性好。收稿日期：2011—8—5—30一当前，时间间隔测量所采用的测量方法多以脉冲计数法为基础。脉冲计数法是采用频率稳定的标准时钟信号对被测时间间隔进行量化，通过对量化时钟计数来测量时间间隔的方法。其测量原理如图1所示。量化时钟中国科技核心期刊f疋图l脉冲计数法测量时间间隔原理万方数据己口11年f1月第3口卷第lI期嘲潮翮剽徽粼黼黼黼，塞鹣参t瓢。一。理论与方法量化

8、时钟频率为^，对应的周期瓦=l／^，在待测脉冲上升沿启动计数器计数，下一个待测脉冲上升沿结束计数，计数器得到的脉冲为竹，则由脉冲计数法求得待测脉冲时间间隔n为：Tx=竹丁o(1)脉冲计数法测量范围广，容易实现并且节约成本，能够作到实时处理。缺点是测量精度低，如图1所示，实际的待测时间间隔应为：Tx一行To+丁l—Tz(2)比较式(1)、式(2)可得脉冲计数法