CN103676621A - 一种相位式导线中电信号传输时间测量方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于时间测量领域，特别涉及一种相位式导线中电信号传输时间测量方法及装置。该装置包括时钟源，主控单元，标准信号发生单元，调理放大单元，相位差测量单元，待测导线和显示单元。本发明利用高稳定的标准正弦波信号的周期作为导线中电信号传输的标尺，能够有效地进行溯源；通过估计标准正弦波通过导线传输前后的相位差进行传输时间测量。
Description
技术领域
本发明属于时间测量领域，特别涉及一种相位式导线中电信号传输时间测量方法及装置。
背景技术
时间间隔测量技术广泛用于航空航天、雷达定位、激光测距、卫星及导航、原子物理、机械状态监测与故障诊断及工业测量等领域。为了精确校准时间间隔测量装置，常采用标准延迟线（JJG 953-2000精密时间间隔测量仪检定规程），即固定长度的导线作为标准时间间隔发生器，从而使导线中电信号传输时间的测量成为一个难点问题。为了测量导线中电信号的传输时间，国内外已经有多种研究方法。
一种常用方法是间接测量法，该方法采用导线长度与传输速度比值的方式来计算导线中传输时间测量，但该方法除了存在导线长度测量不准确的问题，还存在不同材料、不同尺寸的导线中电信号传输速度不一样的问题，从而导致导线中电信号传输时间测量精度较低。
另一种常用方法是时域反射测量法，该方法采用通过测量低压注入脉冲在导线终点与测量端之间的运动时间来测量导线中电信号的传输时间。该方法技术成熟，精度高，但存在电路设计复杂，造价昂贵等问题。
西北核技术研究所李宪优等提出利用示波器测量导线中电信号的传输时间（李宪优,魏学荣,于丽娟,王玲.利用示波器精确测量传输线延迟时间.核电子学与探测技术.2010,30(3)：367-369），该方法仍采用时域反射法，但因为可利用通用仪器-示波器，使用方便，成本较低，但同时其测量精度受限于示波器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高系统测量精度、降低系统复杂度的相位式导线中电信号传输时间测量方法，本发明的目的还在于提供一种满足和适用于上述方法的相位式导线中电信号传输时间测量装置。
本发明的目的是这样实现的：
(1)调制频率为f的正弦波信号经过调理放大后分成两路，一路作为参考信号直接进入相位差测量单元，另一路进入待测导线，通过导线延迟后作为待测信号进入相位差测量单元；
(2)通过相位差测量单元，测得待测信号与参考信号之间的相位差
，由以下公式
计算获得待测导线中电信号的传输时间τ，其中，N为电信号在待测导线中传输的整周期个数。
一种相位式导线中电信号传输时间测量装置，该装置包括时钟源，主控单元，标准信号发生单元，调理放大单元，相位差测量单元，待测导线和显示单元，其中时钟源为原子钟，主控单元为FPGA，标准信号发生单元为DDS,原子钟输出的频率为10MHz的正弦波信号，通过FPGA输出给DDS生成频率为120MHz的正弦波信号，再通过调理放大单元生成两路正弦波信号，一路直接输出给相位差测量单元，另一路通过待测导线后输出给相位差测量单元，相位差测量单元测量两路信号的相位差并将测量结果输出给FPGA，与显示单元共同完成测量结果显示。
时钟源还可以为高稳定晶振、主控单元还可以为DSP，标准信号发生单元还可以为锁相环设备。
本方法包括：
(1)调制频率为f的正弦波信号经过调理放大后分成两路，一路作为参考信号直接进入相位差测量单元，另一路进入待测导线，通过导线延迟后作为待测信号进入相位差测量单元；
(2)通过相位差测量单元，测得待测信号与参考信号之间的相位差
，由以下公式
计算获得待测导线中电信号的传输时间τ，其中，N为电信号在待测导线中传输的整周期个数。
一种相位式导线中电信号传输时间测量装置，该装置包括时钟源，主控单元，标准信号发生单元，调理放大单元，相位差测量单元，待测导线和显示单元,其中时钟源为原子钟，主控单元为FPGA，标准信号发生单元为DDS,原子钟输出的频率为10MHz的正弦波信号，通过FPGA输出给DDS生成频率为120MHz的正弦波信号，再通过调理放大单元生成两路正弦波信号，一路直接输出给相位差测量单元，另一路通过待测导线后输出给相位差测量单元，相位差测量单元测量两路信号的相位差并将测量结果输出给FPGA，与显示单元共同完成测量结果显示。
时钟源还可以为高稳定晶振、主控单元还可以为DSP，标准信号发生单元还可以为锁相环设备。
相位式导线中电信号传输时间测量方法有以下特点和有益效果：
1.利用高稳定的标准正弦波信号的周期作为导线中电信号传输的标尺，能够有效地进行溯源；
2.通过估计标准正弦波通过导线传输前后的相位差进行传输时间测量。
本发明装置具有如下显著特点：
1.本发明原理简单，结构紧凑，方便溯源；
2.本发明时间测量的分辨率高，系统的不确定度小；
3.本发明装置操作方便灵活，稳定性高。
附图说明
图1为导线中传输时间测量装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施实例作详细说明。
图中件号说明：1时钟源，2主控单元，3标准信号发生单元，4调理放大单元，5相位差测量单元，6待测导线，7显示单元。
一种相位式导线中电信号传输时间测量方法，该方法包括以下步骤：
①、调制频率为f的正弦波信号经过调理放大后分成两路，一路作为参考信号直接进入相位差测量单元，另一路进入待测导线，通过导线延迟后作为待测信号进入相位差测量单元；
②、通过相位差测量单元，测得待测信号与参考信号之间的相位差
，由以下公式
计算获得待测导线中电信号的传输时间τ，其中，N为电信号在待测导线中传输的整周期个数。
一种相位式导线中电信号传输时间测量装置，包括时钟源，主控单元，标准信号发生单元，调理放大单元，相位差测量单元，待测导线和显示单元。
时钟源为高稳定晶振或原子钟或其它能够提供稳定时钟的器件。
主控单元为FPGA或DSP或其它微处理系统。
标准信号发生单元可为数字频率直接合成（DDS）设备或锁相环设备或其它可外部提供高稳定的正弦波信号发生设备。
本发明的装置包括：时钟源1，主控单元2，标准信号发生单元3，调理放大单元4，相位差测量单元5，待测导线6和显示单元7，其中时钟源为原子钟，主控单元为FPGA，标准信号发生单元为DDS。该装置的信号传输路径为：原子钟输出的频率为10MHz的正弦波信号，通过FPGA输出给DDS生成频率为120MHz的正弦波信号，再通过调理放大单元生成两路正弦波信号，一路直接输出给相位差测量单元，另一路通过待测导线后输出给相位差测量单元，相位差测量单元测量两路信号的相位差并将测量结果输出给FPGA，与显示单元共同完成测量结果显示。
利用上述的相位式导线中电信号传输时间测量装置，本发明测量方法的具体实施方式包括以下步骤：
首先，完成测量系统调整后，打开电源开始测量，原子钟输出频率为10MHz的正弦波信号，通过主控单元FPGA后输出给DDS生成频率为120MHz的正弦波信号，再通过调理放大单元生成两路正弦波信号，一路作为参考信号直接输出给相位差测量单元，另一路进入待测导线，通过导线延迟后作为待测信号进入相位差测量单元；
然后，通过相位差测量单元，测得待测信号与参考信号之间的相位差
，并输出给主控单元FPGA；
最后，FPGA由以下公式
计算获得待测导线中电信号的传输时间τ，其中，N为电信号在待测导线中传输的整周期个数，通过对一定导线长度进行预估计得到，并与显示单元共同完成测量结果显示。
此实施实例具有重复性好，准确性高，计算简单，处理速度快，溯源方便等优点。
Claims (3)
1.一种相位式导线中电信号传输时间测量方法，其特征在于：
(1)调制频率为f的正弦波信号经过调理放大后分成两路，一路作为参考信号直接进入相位差测量单元，另一路进入待测导线，通过导线延迟后作为待测信号进入相位差测量单元；
(2)通过相位差测量单元，测得待测信号与参考信号之间的相位差
，由以下公式
计算获得待测导线中电信号的传输时间τ，其中，N为电信号在待测导线中传输的整周期个数。
2.一种相位式导线中电信号传输时间测量装置，该装置包括时钟源（1），主控单元（2），标准信号发生单元（3），调理放大单元（4），相位差测量单元（5），待测导线（6）和显示单元（7）,其特征在于：其中时钟源为原子钟，主控单元为FPGA，标准信号发生单元为DDS,原子钟输出的频率为10MHz的正弦波信号，通过FPGA输出给DDS生成频率为120MHz的正弦波信号，再通过调理放大单元生成两路正弦波信号，一路直接输出给相位差测量单元，另一路通过待测导线后输出给相位差测量单元，相位差测量单元测量两路信号的相位差并将测量结果输出给FPGA，与显示单元共同完成测量结果显示。
3.根据权利要求2所述的一种相位式导线中电信号传输时间测量装置，其特征在于：所述的时钟源还可以为高稳定晶振、主控单元还可以为DSP，标准信号发生单元还可以为锁相环设备。
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|---|---|---|---|---|
| CN111398921A (zh) * | 2020-04-22 | 2020-07-10 | 中国人民解放军63816部队 | 一种减小雷达光电差标定不确定度的方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030006750A1 (en) * | 2001-03-26 | 2003-01-09 | Mcgill University | Timing measurement device using a component-invariant vernier delay line |
| CN101044371A (zh) * | 2004-10-04 | 2007-09-26 | 株式会社拓普康 | 时间差测定装置、测定方法、测距装置和测距方法 |
| CN101726728A (zh) * | 2008-10-30 | 2010-06-09 | 北京时代之峰科技有限公司 | 一种时钟相位合成计数方法及装置 |
| CN102067456A (zh) * | 2008-06-20 | 2011-05-18 | 惠瑞捷（新加坡）私人有限公司 | 用于估计与时间差有关的数据的装置和方法和用于校准延迟线的装置和方法 |
| US20110285400A1 (en) * | 2009-01-30 | 2011-11-24 | Alcatel Lucent | Methods For Determining The Location Of A Defect In A Wired Transmission Line And Systems According To Such Methods |
| CN103345144A (zh) * | 2013-06-24 | 2013-10-09 | 沈阳东软医疗系统有限公司 | 一种时间测量方法和装置 |
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030006750A1 (en) * | 2001-03-26 | 2003-01-09 | Mcgill University | Timing measurement device using a component-invariant vernier delay line |
| CN101044371A (zh) * | 2004-10-04 | 2007-09-26 | 株式会社拓普康 | 时间差测定装置、测定方法、测距装置和测距方法 |
| CN102067456A (zh) * | 2008-06-20 | 2011-05-18 | 惠瑞捷（新加坡）私人有限公司 | 用于估计与时间差有关的数据的装置和方法和用于校准延迟线的装置和方法 |
| CN101726728A (zh) * | 2008-10-30 | 2010-06-09 | 北京时代之峰科技有限公司 | 一种时钟相位合成计数方法及装置 |
| US20110285400A1 (en) * | 2009-01-30 | 2011-11-24 | Alcatel Lucent | Methods For Determining The Location Of A Defect In A Wired Transmission Line And Systems According To Such Methods |
| CN103345144A (zh) * | 2013-06-24 | 2013-10-09 | 沈阳东软医疗系统有限公司 | 一种时间测量方法和装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111398921A (zh) * | 2020-04-22 | 2020-07-10 | 中国人民解放军63816部队 | 一种减小雷达光电差标定不确定度的方法 |
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