高精度時(shí)間間隔校準(zhǔn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、時(shí)間作為國(guó)際七個(gè)標(biāo)準(zhǔn)物理量之一，是計(jì)量校準(zhǔn)中的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。高精度的時(shí)間間隔測(cè)量在科學(xué)研究和國(guó)防建設(shè)上有著重大意義，它是雷達(dá)探測(cè)、原子物理、精密測(cè)量?jī)x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(jìn)步，人們對(duì)于時(shí)間間隔測(cè)量的精度要求將越來(lái)越高。目前，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)時(shí)間間隔測(cè)量與校準(zhǔn)技術(shù)進(jìn)行了大量研究，如何進(jìn)行高精度的時(shí)間間隔測(cè)量校準(zhǔn)，成為目前一個(gè)亟待解決的科學(xué)與關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。
　　本文在目前國(guó)家時(shí)間間隔計(jì)量檢定規(guī)程基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一

2、種利用不同長(zhǎng)度導(dǎo)線測(cè)量時(shí)間間隔的高精度、高穩(wěn)定度的測(cè)量方法。該測(cè)量方法基于正弦波信號(hào)相位測(cè)量原理，利用電信號(hào)在導(dǎo)線中傳輸具有穩(wěn)定延遲的特點(diǎn)，利用鎖相環(huán)輸出正弦信號(hào)并通過(guò)導(dǎo)線進(jìn)行信號(hào)傳輸時(shí)間延遲，再利用雙通道ADC對(duì)該延遲信號(hào)和另一路未經(jīng)導(dǎo)線延遲的正弦信號(hào)同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，采集的數(shù)據(jù)送入SRAM緩存，再通過(guò)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(jī)，利用最大似然估計(jì)算法對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算分析，從而得出信號(hào)在導(dǎo)線中的

3、傳輸延遲時(shí)間。多次測(cè)量不同長(zhǎng)度導(dǎo)線時(shí)間延遲，通過(guò)作差的方式消除系統(tǒng)誤差，對(duì)數(shù)據(jù)整理分析，從而得出高精確、穩(wěn)定的時(shí)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(cè)量不確定度優(yōu)于30ps，為高精度時(shí)間間隔測(cè)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(jì)，首先在理論上驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案的可行性，綜合分析了影響系統(tǒng)的各個(gè)因素，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，其次，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行重復(fù)性實(shí)驗(yàn)測(cè)試，標(biāo)定了本實(shí)驗(yàn)室研制