高精度時間間隔校準(zhǔn)系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、時間作為國際七個標(biāo)準(zhǔn)物理量之一，是計量校準(zhǔn)中的一個關(guān)鍵參數(shù)。高精度的時間間隔測量在科學(xué)研究和國防建設(shè)上有著重大意義，它是雷達(dá)探測、原子物理、精密測量儀器等研究領(lǐng)域的硬性指標(biāo)。隨著科學(xué)的日益發(fā)展與進步，人們對于時間間隔測量的精度要求將越來越高。目前，國內(nèi)外許多學(xué)者對時間間隔測量與校準(zhǔn)技術(shù)進行了大量研究，如何進行高精度的時間間隔測量校準(zhǔn)，成為目前一個亟待解決的科學(xué)與關(guān)鍵技術(shù)問題。
　　本文在目前國家時間間隔計量檢定規(guī)程基礎(chǔ)上，設(shè)計了一

2、種利用不同長度導(dǎo)線測量時間間隔的高精度、高穩(wěn)定度的測量方法。該測量方法基于正弦波信號相位測量原理，利用電信號在導(dǎo)線中傳輸具有穩(wěn)定延遲的特點，利用鎖相環(huán)輸出正弦信號并通過導(dǎo)線進行信號傳輸時間延遲，再利用雙通道ADC對該延遲信號和另一路未經(jīng)導(dǎo)線延遲的正弦信號同時進行數(shù)據(jù)采樣，采集的數(shù)據(jù)送入SRAM緩存，再通過FPGA讀取及USB控制芯片傳輸數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)流的形式上傳給上位機，利用最大似然估計算法對采集的數(shù)據(jù)進行運算分析，從而得出信號在導(dǎo)線中的

3、傳輸延遲時間。多次測量不同長度導(dǎo)線時間延遲，通過作差的方式消除系統(tǒng)誤差，對數(shù)據(jù)整理分析，從而得出高精確、穩(wěn)定的時間間隔電脈沖串，在20ns范圍內(nèi)，其脈沖串的重復(fù)性優(yōu)于6ps，測量不確定度優(yōu)于30ps，為高精度時間間隔測量校準(zhǔn)提供技術(shù)基礎(chǔ)。
　　文章詳細(xì)介紹了不同導(dǎo)線的硬件部分組成及軟件設(shè)計，首先在理論上驗證了設(shè)計方案的可行性，綜合分析了影響系統(tǒng)的各個因素，提出了相應(yīng)的改進措施，其次，通過對系統(tǒng)進行重復(fù)性實驗測試，標(biāo)定了本實驗室研制